王新武 楊紅霞 孫洪剛

（武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院 武漢 430070）

摘 要：本文講述了國內(nèi)外各種梁柱節(jié)點(diǎn)連接的研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)討論了H型鋼T型連接的構(gòu)造、特性以及 有關(guān)計(jì)算方面的內(nèi)容，最后對T型連接的構(gòu)造要求作了簡單介紹。

關(guān)鍵詞：T型鋼 梁柱連接 節(jié)點(diǎn) 剛接

一、引言

梁柱節(jié)點(diǎn)連接是鋼框架中至關(guān)重要，它們的特性直接影響框架受荷載時(shí)的整體反應(yīng)。在設(shè)計(jì)梁柱節(jié)點(diǎn)時(shí)， 應(yīng)滿足傳力可靠，構(gòu)造合理，具有抗震延性，施工方便等要求。 從受力特性來說，連接節(jié)點(diǎn)可分為柔性 連接（鉸接），半剛性連接和剛性連接三種。其中半剛性連接受力特性較復(fù)雜，往往要通過試驗(yàn)取得較 準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)人員對半剛性節(jié)點(diǎn)的性能了解也不深，再加上關(guān)于半剛性連接節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)不 是很足還不能滿足設(shè)計(jì)深度的要求。因此國內(nèi)外鋼框架中運(yùn)用半剛性梁柱節(jié)點(diǎn)連接的工程幾乎沒有。

二、T型鋼連接的基本構(gòu)造及特性

（一）剖分T型鋼連接的基本構(gòu)造

剖分T型鋼連接是目前國外研究的較多的一種連接方式，它主要通過兩個(gè)剖分T型鋼用高強(qiáng)摩擦型螺栓把梁翼緣同柱翼緣連接起來，又分兩種形式，如下圖1中的（a），和（b）。圖（a）中梁腹板通過連接角鋼與柱翼緣連接起來，此種類型的連接剛度接近于栓焊連接，此種連接節(jié)點(diǎn)的連接剛度要比圖（b）中的連接剛度大。

（二）連接特性

對于這種連接形式，國外有兩種分類標(biāo)準(zhǔn)，一種是把它作為半剛性連接類型，另一種是把它作為剛性連接類型。事實(shí)上，大量試驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，T型鋼連接所具有的剛度，處在全剛性和理想鉸的極端情況之間應(yīng)劃分在半剛性連接類型中。剖分T型鋼連接的初始剛度要比常見的外伸端板高強(qiáng)螺栓連接節(jié)點(diǎn)的連接剛度要大。各種半剛性連接的M-θr曲線見圖2[1]。

由上圖2中可以看出，T型鋼連接是最為剛勁的半剛性連接之一。國內(nèi)外研究表明，當(dāng)連接滿足下述條件時(shí)，可以忽略節(jié)點(diǎn)半剛性的影響。從而可以理想化地把它視為剛性連接，簡化計(jì)算。

1）當(dāng)結(jié)構(gòu)中梁的線剛度EI/ι和節(jié)點(diǎn)初始剛度k之比的平均值 ≤0.02時(shí)，可不考慮節(jié)點(diǎn)半剛性對結(jié)構(gòu)水 平位移的影響。

2） ≤0.1時(shí)（n為結(jié)構(gòu)層數(shù)），可不考慮節(jié)點(diǎn)半剛性對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響。節(jié)點(diǎn)初始剛度k通過節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)和對節(jié)點(diǎn)性能的研究得到。有關(guān)研究表明，在一般情況下T型鋼連接滿足上述兩個(gè)條件，因此可以忽略節(jié)點(diǎn)半剛性的影響，當(dāng)作剛性節(jié)點(diǎn)來處理。

三、T型鋼連接節(jié)點(diǎn)的破壞形式及需要計(jì)算的內(nèi)容

（一）T型鋼連接節(jié)點(diǎn)的破壞形式

主要包括一下幾個(gè)方面：

        1.上部T型鋼被拉斷；

        2.高強(qiáng)螺栓被拉斷；

        3.柱翼緣板屈曲；

        4.柱腹板發(fā)生剪切破壞；

（二）需要計(jì)算的方面

根據(jù)T型鋼連接節(jié)點(diǎn)的破壞形式，節(jié)點(diǎn)需要進(jìn)行下面的計(jì)算：

        1. 根據(jù)節(jié)點(diǎn)所受的荷載和選定的梁柱截面確定螺栓數(shù)量；

        2. 初定T型連接板翼緣板厚度；

        3. 計(jì)算彈性反力R；

        4. 校核T型連接件翼緣板厚度；

        5. T型連接件腹板驗(yàn)算；

        6. T型件抗拉承載力驗(yàn)算；

        7. 核算柱子翼緣板的厚度。

        8. 驗(yàn)算柱腹板的抗剪強(qiáng)度，如不滿足須加設(shè)水平加勁肋。

四、構(gòu)造方面的要求

剖分T型鋼梁柱連接，全部由高強(qiáng)螺栓連接，安裝精度要求較高，在安裝時(shí)，必須要滿足構(gòu)造方面的要求,才能保證節(jié)點(diǎn)很好地傳遞彎矩，才能和設(shè)計(jì)時(shí)的假定吻合。具體要求如下：

        （1）T型鋼與梁柱表面相接觸的部位須經(jīng)過噴砂處理；

        （2）腹板角鋼與梁腹板、柱翼緣相接觸的各表面須經(jīng)噴砂處理；

        （3）梁翼緣端部要避開T型鋼腹板與翼緣交接處的圓��；

        （4）螺栓孔的凈距和邊距要符合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求；

        （5）柱水平加勁板離柱翼緣端部要留出一段距離，以供施工繞焊。

五、結(jié)束語

剖分T型鋼高強(qiáng)螺栓連接是一種剛度比較大的梁柱節(jié)點(diǎn)連接類型，設(shè)計(jì)時(shí)可近似地認(rèn)為是剛性連接。在設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要滿足常規(guī)設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)還要考慮螺栓與剖分T型鋼之間的滑移和挫動、組合件的局部屈服、連接組合中的孔眼、扣件以及構(gòu)件之間的承壓接觸引起的應(yīng)力和應(yīng)變集中、梁與柱的翼緣或腹板的局部屈曲等一些重要的因素所引起的連接的非線性特性。由于此種連接完全采用高強(qiáng)螺栓，沒有焊接，避免了焊接引起的殘余應(yīng)力和局部應(yīng)力集中現(xiàn)象[2]。另外，剖分T型鋼和連接角鋼等連接件，梁、柱上都可在加工廠加工好，運(yùn)到現(xiàn)場后，只須安裝螺栓即可，安裝人員不需經(jīng)過象焊接人員那么復(fù) 雜的培訓(xùn)，安裝時(shí)也不需要較大的施工機(jī)械，因此施工速度較快，安裝時(shí)的影響因素也較少。不足之處是所需的連接件較多。

參 考 文 獻(xiàn)

        1 陳惠發(fā). 鋼框架穩(wěn)定設(shè)計(jì). 上海：世界圖書出版公司，2001，266~304

        2 劉其祥，蔡益燕等. 多高層房屋鋼結(jié)構(gòu)梁柱剛性連接節(jié)點(diǎn)的抗震設(shè)計(jì)．《建筑結(jié)構(gòu)》．2001（8）：9~12