《美国LRFD钢结构规范介绍(NV)》讲义

本文介绍了美国建筑钢结构设计规范LRFD( Load and' Resistance Factor Design Specification for Structural Steel Buildings)第十章的主要内容,包括连接、节点和紧固件。

团购合买资源类别：文库，文档格式：PDF，文档页数：7，文件大小：563.8KB

美国LRFD钢结构规范介绍(NV) 结选刘玉姝(编译) (同济大学) 摘要本文介绍了美国建筑钢结构设计规范LRFD( Load and' Resistance Factor Design Specification for Structural Steel Buildings)第十章的主要内容,包括连接、节点和紧固件。关键词LRFD连接节点紧固件 10连接、节点和紧固件 10.14有支承节点的受压构件本章适用于承受静荷载的连接部件、连接件,以当柱支承在支承板上或打磨后支承在拼接接头处及连接构件的受影响部分。时,应有足够的连接件保证所有部件安全就位。对于承受疲劳的连接,见11.3 当除了柱以外的其它受压构件打磨后支承时,拼接材料及其连接件的布置应保证所有部件在一条线 10.1概述上,并且应能承受50%的构件强度所有受压节点应设计成能抵抗按第1-46种荷载 10.1.1设计原则组合得到的拉力。连接包括连接构件的受影响部分(例如梁腹板), 10.1.5重型截面的拼接连接部件(例如节点板,角钢,隅撑)及连接件(焊缝, 本节适用于 ASTMA6第4组和第5组轧制型钢螺栓,铆钉)。这些零件的设计应满足:零件的设计强厚度超过2英寸的钢板焊接构成的组合截面,以及承度大于或等于对设计荷载作用下的结构进行结构分析受由拉伸或弯曲产生的主拉应力的横截面。当横截面所确定的要求的强度,或直接根据连接构件强度确定的单个零件在被连接起来以构成与AWSD第346 的要求的强度条相一致的横截面之前就已经被拼接时,应用AWS 10.12简支连接 D1.1中的适用条件代替本节的这些要求。当上述截面般地,若设计文件中无特别指定,主、次梁或的拉力通过全熔透坡口焊缝的拼接来传递时,材料的桁架的连接应设计成柔性连接,即只承受剪力。梁端缺口韧性要求见1313,焊接检查孔详图见10.16, 的柔性连接节点应允许简支梁端部转动,因此,连接焊接预热要求见10.2.8,热切割表面的预备及检查要中允许产生一些非弹性但自我限制的变形求见132.2 在 ASTM A6第4组和第5组的型钢及超过2英53 10.1.3受弯连接寸厚的钢板构成的组合构件的受拉拼接接头处,焊缝转动受限制的主、次梁及桁架的端部连接在设计引弧板及垫板应移去且表面打磨光滑时应考虑由于连接的刚性引起的弯矩和剪力的组合效当用 ASTM A6第4组和第5组的型钢或用超过2 应英寸厚的钢板焊接而成的组合截面来拼接构成一个截面,且该截面主要为受压作用时,所有用于方便坡口 2 01995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, Lid. All rights reserved

焊操作的焊缝检查孔应满足10.16的规定设计的连接,可认为高强螺栓和铆钉能一起承载。此外,受压构件(包括因风或地震荷载引起的受拉力作用的构件)的拼接,应采用不引起大的焊缝收缩应 10.1.11螺栓连接及焊缝连接的作用范围变的节点拼接构造。例如,翼缘采用部分熔透坡口焊受拉高强螺栓(见10.3.1)或焊缝可用于下列连接腹板釆用角焊缝搭接、或螺栓搭接拼接,或螺栓、角1)结构高度大于等于200英尺的柱的拼接焊缝混合拼接。 2)最小的水平方向尺寸小于40%的结构高度,且结构高度介于100到200英尺之间的柱的拼接 10.1.6梁盖板及检查孔 3)最小的水平方向尺寸小于25%的结构高度,且结所有为便于施焊操作的焊接检查孔的长度(从预构高度小于100英尺的柱的拼接备焊脚处开始)应不小于1.5倍的有检查孔的板的厚4)高度超过125英尺的结构中,主、次梁与柱的连度。检查孔的高度应满足焊接金属在相邻板件间的堆接,以及与柱间支撑相连的其它主、次梁的连接。积。并满足在有检查孔板的焊缝处设置引弧板的净空5)在安装有超过5吨起重量的起重机的结构中要要求,且不小于板的厚度。对于热轧型钢及组合型钢屋顶桁架的拼接,桁架与柱的连接,柱的拼接截面,梁盖板和焊接检查孔应无凹槽和尖角(当在组合以及柱间支撑,斜撑,起重机支座处的连接截面中翼缘和腹板间采用角焊缝连接时,允许检查孔6)产生冲击荷载或反向应力的活荷载处的支承连接在垂直于翼缘处中止)。及活动及其支座连接。对于 ASTM A6第4组和第5组的型钢及超过27)设计图中指定的其它连接。英寸厚的钢板焊接的组合截面,梁盖板的热切割面和在其它非受拉连接中,均可使用A307螺栓和端焊接检査孔应打磨光亮并在焊接之前通过磁粉或染色头压紧的高强螺栓渗透探伤检查。需说明的是,多层桁架结构的高度应取为从路缘如果焊接检查孔和梁盖板的切割过渡部分是通过高度到屋面梁的最高点(平屋顶的情况)或到坡屋面的预先钻或锯而成的。则检查孔或顶面的这部分无需打平均高度处坡度大于22:13的坡屋面情况)的竖直距磨,也不需要通过染色渗透或磁性方法检査。离。在路缘高度尚未确定或结构并不临街时,可用毗 10.1.7最小连接长度邻地而的平均高度代替路缘高度,另外,计算结构高连接的设计强度不小于10kjps。缀条,吊杆和围度时,突出屋面的小屋可不予考虑。梁中的连接不受此限。 10.1.8焊缝和螺栓的布置 10.2焊缝对于传递轴向力的构件连接,连接处焊缝群或螺 10.2.1坡口焊缝栓群的重心应与构件的重心重合(规定有偏心情况除 1021.1有效面积外)。受静载的单角钢、双角钢及类似构件的端部连接坡口焊缝有效面积为焊缝有效长度乘以有效焊缝可不受上述规定限制高度 10.19螺栓和焊缝组合使用坡口焊缝有效长度为连接部分的宽度在新建工程中,作为承压型设计(使用)的A307螺全节点熔透坡口焊缝的有效焊喉厚度应为连接的栓或高强螺栓应视为不能和焊缝一起承载。如果使用较薄部分的厚度焊缝了,则焊缝应能承受连接中的全部外力。在滑移部分节点穿透的槽焊缝的有效焊缝高度见表破坏的连接中,可认为高强螺栓能和焊缝一起承载 54 在对结构进行焊缝加固改造时,符合滑移破坏连与钢筋表面齐平或截面90度弯曲的火焰坡口焊接的已有的铆钉和高强螺栓可认为能承受部分荷载的有效焊缝高度见表10.22 而焊缝仅需提供所需的剩余部分设计强度应在每个焊接步骤中随杋抽样检査焊缝以确认焊 10.1.10高强螺栓和铆钉组合使用缝的有效焊缝高度满足要求,具体的抽样要求见相关的设计文件。在新建或改造工程中,符合10.3要求按滑移破坏 Introduction to Load and Resistance Factor Design Specification for Structural Steel Buildings(IV) 2 61995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, LId. All rights reserved

ss 向角焊缝之间的横向间距应符合23要求塞焊的最小中到中间距不小于孔洞直径的4倍纵向受力的角焊缝的最大有效长度(例如搭接拼槽焊缝的凹槽长度应不大于10倍的焊缝高度。凹接中的角焊缝)应不大于70倍的角焊缝焊缝高度。在槽宽度应较凹槽所在板的厚度大5/16英寸。且较凹槽此范围内假定应力分布是均匀的下面板板厚大1/16英寸,同时凹槽宽度也不应大于当所要求的强度小于一条最小允许尺寸的连续角2.25倍的焊缝高度。槽焊缝的端部应为半圆或在角处方焊缝的强度时,可采用间断角焊缝来传递节点或接合倒成半径不小于此板板厚的圆弧(槽焊缝延伸至板件 8/面处的应力。间断角焊缝也可用于组合截面的连接边缘的可例外) 3间断角焊缝的任何一段的有效长度应不小于焊缝尺寸槽焊缝的最小横向间距应不小于4倍的焊缝宽的4倍,且不小于1.5英寸度,最小纵向间距应不小于2倍的焊缝长度。在搭接连接中,最小搭接长度不小于连接的较薄当孔洞和凹槽所在板的板厚小于或等于5/8英寸板厚的5倍,且不小于1英寸。轴向荷载作用下的搭时,塞焊或槽焊的焊缝高度应等于此板板厚,否则焊接连接中,应对搭接部分均施焊,包括其端部。当在缝高度应不小于1/2的板厚,且不小于5/8英寸最大荷载作用下,搭接部分的变形受到严格控制(约束),且节点不能张开时,最小搭接长度可不受上述限 1024设计强度焊缝的设计强度取虾 FRM ARM和pFAn二者中之制。较小值。φ,FBM及F的取值见表1025。角焊缝不应在部件或构件的转角处中止,而应连续绕转角加焊一段长度,对于端焊缝此长度不小于2式中, 倍的名义焊缝高度,对于侧焊缝此长度为不小于1倍 FsM——母材的名义强度,ksi 的名义焊缝高度。对于类似于隅撑、梁支座、框架角 F 焊条的名义强度,ksi; 钢及简支端板的结构构件或构造,因其承受平面外的 ABM-母材的横截面面积in2; 循环荷载(疲劳)易使焊缝破坏,转角处的加焊长度应 A。——焊缝的有效横截面面积,ksi; 不小于2倍的名义焊缝高度。对于框架角钢及简支端 p—分项系数板连接,因其连接柔性依赖于外伸肢的柔性,因此加焊缝设计强度的计算也可采用如下方法: 焊长度应不大于4倍的焊缝名义高度。当构件(部件)1)在平面荷载作用于焊缝群重心时,线性受力的焊缝群的设计强度为pFA 在同一平面内,两侧有角焊缝时,加焊的角焊缝应在两焊缝相交处中止。角焊缝在构件转角处的加焊应在 F=0.60Fgx(1.0+0.50sin1e 设计图中标明孔洞或凹槽处的角焊缝可在搭接连接中用来传递 p=0.75 剪力或者防止搭接处板的屈曲或分离,或者用于组合 F—名义应力,ki; 截面的连接。此类角焊缝可以重叠,并应符合10.2之各类焊条的最小指定强度,ksi; 规定,孔洞或凹槽处的角焊缝不应视为槽焊或塞焊 θ—作用力与焊缝纵轴的夹角,度; A——焊缝的有效面积,in2 1023塞焊和槽焊 2)平面荷载不作用于焊缝群重心的焊缝群的设计强 1023.1有效面积度计算时,采用瞬时旋转中心法进行分析以保证塞焊或槽焊缝的有效剪切面积为接合面内孔洞或在各种方向力作用下变形协调与非线性受力,此凹槽的名义横截面面积时焊缝群的设计强度为pFmA及FvA 式中, 10232适用条件塞焊和槽焊可在搭接连接中传递剪力,或者防止搭接处板的屈曲以及连接组合截面的各个部件。塞焊 ∑ 的孔洞直径应较孔洞所在板的厚度大516英寸,且较 Fm=0.60Fx(1.0+0.50sn15)f(p) 孔洞下面板板厚大1/16英寸,同时孔洞直径也不应比 f(p)=p(19-09)03 最小直径大1/8英寸,以及不大于焊缝高度的225倍 Introduction to Load and Resistance Factor Design Specification for Structural Steel Buildings ( 2 61995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, LId. All rights reserved

表1025焊缝的设计强度焊接形式及其受力方式材料分项系数p名义强度FBM或F要求的焊缝强度叫完全熔透坡口焊垂直于有效截面方向受拉母材090F,必须使用匹配焊接金属垂直于有效截面方向受压母材焊缝轴线方向受拉或受压 0.90 Fy 允许使用强度小于或等于匹配的焊接金属母材在有效截面上受剪 0.60Fy 的焊接金属焊缝 0.60F 部分熔透坡口焊垂直于有效截面方向受压母材 0.90 焊缝川轴线方向受拉或受压允许使用强度小于焊缝轴线方向受剪母材 e 成等于匹配的焊接金属焊缝 0.75 0.60F 的焊接金属垂直于有效截面方向受拉母材 0.90 焊缝 0.60Fx 角焊缝在有效截面方向受剪母材允许使用强度小于焊缝 060F或等于匹配的焊接金属焊缝轴线方向受拉或受压母材 F 的焊接金属塞焊或槽焊允许使用强度小于平行于接合面受剪(在有效截面上)母材 [el 焊缝或等于匹配的焊接金属 0.7 0.60Fexr 的焊接金属 [a]对于有效截面面积的定义,见10.2 b]对于匹配焊接金属的规定,见AWSD1.1表4.1 c]允许焊接金属的强度大于匹配的焊接金属 [d]用于组合构件连接(例如翼缘与腹板的连檨)的角焊缝或部分熔透坡口焊。可不必依据平行于焊鏠的鉏件的拉应力或压应力来设计。 e]连接材料的设计参见10.4及10.5 另外的设计强度的计算方法,见10.24。 p=0.75 △=1.087(0+6)063D≤0.7D在极限应力作用 F—第i条焊缝的名义应力,ksi (断裂)下的焊缝的变形,通常位于离瞬时转动中心最 FF的x分量远的焊缝中,in F Fm的y分量 D——角焊缝的焊脚尺寸,in P=△1/Am,第i条焊缝的变形和它在最大应力时 r—瞬时转动中心到焊缝的最大距离的变形的比值。 △n=0.209(+2)032D,第i条焊缝在最大应力 10.25焊缝组合 57 时的变形,in。当在一个连接中同时采用两种或两种以上类型的 Δ;ˉ—第ⅰ条焊缝在非最大应力作用下的变形焊缝(坡口焊,角焊缝,塞焊,槽焊)时,焊缝组合群和它与瞬时转动中心的距离κ及焊缝的临界变形成正的设计强度由各种焊缝分别计算叠加得到。各种焊缝比的强度计算应以整个焊缝群的轴线为参照。美国LRFD钢结构规范介绍N) 2 61995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, LId. All rights reserved

0056苏0 10.26焊接金属的选用一侧边缘时,连接板的承压设计强度应不小于设计荷用于承受垂直于有效截面方向拉力的完全熔透坡载,承压强度的计算见10.3.10 口焊的焊条应符合 AWS DI.中有关焊接金属匹配的 10.32螺栓孔 /要求。在滑移破坏连接中,当荷载方向是向着连接板的 102.7焊接金属的熔合侧边缘时,连接板的承压设计强度应不小于设计荷当缺口韧性有特别要求时,采用的焊接工艺必须载,承压强度的计算见10.310 8|能确保连接处的临时固定焊缝,底层焊缝及后焊的焊螺栓(铆钉)孔允许的最大尺寸列于表10.33中 s|层之间的相互熔合,以满足韧性要求柱脚中连接预埋于混凝土基础的锚栓孔允许采用比表 028重型截面的预热 10.33更大的尺寸以便于安装就位。构件与构件的连接应使用标准孔,经设计者批准对于 ASTM A6第4组及第5组型钢及由厚度超的放大孔、短槽孔或长槽孔也可用于螺栓连接,按标 2过2英寸的钢板构成的焊接组合截面,在用坡口焊拼准孔设计的滑移连接中,可使用14英寸厚的垫片, 寸接时应在≥350F的温度下进行预热但此时的名义抗剪强度应不小于使用槽孔时的名义抗 10.3螺栓与螺纹剪强度。放大孔可用于摩擦型连接中的任一块板或所有 10.3.1高强螺栓板,且外侧板上需安装硬化垫圈。放大孔不能用于高强螺栓的使用必须遵循结构连接研究委员会批承压型连接。准的“关于 ASTMA325和A490高强螺栓用于节点连接的荷载与抗力系数法设计规范”之规定,同时也应表10.3.1高强螺栓的预拉力( (kips") 遵循本规范之其它规定螺栓尺寸(英寸) 325螺栓 A490螺栓当A449高强螺栓用于受拉及承压型剪切连接且其所要求的预紧力大于50%的规定的预拉力时,必须要用个 ASTM F436硬化垫圈,且所用之螺母应符合 ASTM A563的要求。组装时,所有节点的表面(包括垫圈附近的表面),应该清除疏松的鳞屑,除了下面 7/8 特别说明的情况外,A325和A490高强螺栓的预紧力应不小于表10.3.I之规定。拧紧高强螺栓的方法可以采用:转动螺母法,使用直接轴力显示器法,校正扳手法等。在连接中,符合下列条件的高强螺栓只需拧紧紧至栓头压紧状态:螺栓不受拉,连接处允许发生滑移: 因振动或荷载波动而引起的松动或疲劳可不予考虑 *等于0.7倍的高强螺栓的最小抗拉强度,含至最近的千磅螺栓头压紧定义为这样一个状态:用一个冲击扳手拧值,与ASTM标准中对带有UNC螺纹的A325与A490 紧时数次冲击后的压紧程度,或一个工人用普通长柄高强螺栓的规定相同。扳于的工人使出全力时达到的压紧程度。表10.3.2给短槽孔可用于摩擦型或承压型连接中的任何一块出了承压型连接中高强螺栓拧紧至栓头压紧状态时的板,也可用于全部被连接板。在摩擦型连接中,槽孔 58名义度,在设计和安装图中应明确标明只需达到栓可不用考虑受荷的方向,但在承压型连接中,必须使槽孔长边垂直于受荷方向。在外侧连接板的短槽孔处当直径大于1英寸的A40高强螺栓用于外部接应安装垫閣,若使用高强螺栓,应使用硬化垫圈合板的槽孔或放大孔时,应使用不小于3/16英寸厚的长槽孔只能用于摩擦型或承压型连接中接合面中符合 ASTMA436标准的硬化垫圈以代替标准垫圈。的块连接板。在摩擦型连接中,长槽孔可不考虑受在滑移破坏连接中,当荷载方向是向着连接板的荷的方向,但在承压型连接中,必须使槽孔长边垂直 Introduction to Load and Resistance Factor Design Specification for Structural Steel Buildings(IV 2 61995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, LId. All rights reserved

于受荷方向。在外侧连接板上使用长槽孔处应使用钢的距离大表10.38规定的增加值C2。承压强度要求见板垫圈或带有标准孔的扁钢,大小能足够覆盖槽孔。10.3.10 使用高强螺栓连接时,此钢板垫圈或连续扁钢厚度应 10.35最大间距及边距不小于5/16英寸。且钢号与母板相同,但不必做硬化处理。如果在使用高强螺栓时要求使用硬化垫圈,硬螺栓或铆钉的中心到连接部分最近的边缘的最大化垫圈必须放在钢板垫圈或扁钢的外表面的上面距离应不大于12倍的连接部件厚度,且不大于6英寸在由板、型钢或两块板构成的连续接触的连接中,螺 10.33最小间距栓或铆钉的最大纵向间距要求如下标准孔、放大孔或槽孔的中心距,应不小于2倍1)对于涂漆构件或没有涂漆但不受腐蚀的构件,其最大8 纵向间距应不大于24倍的较薄板厚度,且不大于12 的紧固件的名义直径,建议不小于3倍的名义直径, 英寸。承压强度要求见10.3.10 2)对于未涂漆且受大气腐蚀的耐侯钢,其最大纵向 1034最小边距间距应不大于14倍的较薄板的厚度,且不大于7 标准孔中心到连接部件边缘的距离,应不小于表英寸。 34之规定,或10.3.10之规定。放大孔或槽孔的中心到连接部件边缘的距离应较标准孔到连接部件边缘 Introduction to Load and Resistance Factor Design Specification for Structural Steel Buildings(Iv) Liu yushu Abstra his paper introduces the main contents of chapter 10 of LRFD-connections, joints and fasteners Keywords LRFD; Connections; Joints; Fasteners 59 作者简介刘玉姝,女,1974年生。1997年毕业于哈尔滨建筑大学工民建专业,200年在哈尔滨工业大学建筑工程学院获结构工程专业硕士学位。现在同济大学土木工程学院攻读博士学位,主要从事钢結构分析和设计理论的研究美国LRFD钢结构规范介绍(N) 2 61995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, LId. All rights reserved

点击进入文档下载页（PDF格式）

已到末页，全文结束

点击下载（PDF格式）

浏览记录