第五章钢结构构造

第五章钢结构构造第一页，共三十六页，2022年，8月28日本章小结

本章讲述了钢结构构造要求的重要性；钢结构连接的构造要求；各种结构构件的构造要求；刚架节点的构造要求；屋架节点的构造要求。通过本章的学习、训练，学生应熟悉钢结构连接的构造要求；掌握各种构件之间的连接方法、构造要求；熟悉刚架节点及屋架节点的构造。第二页，共三十六页，2022年，8月28日本章重点1.钢结构连接的构造要求；2.各种构件之间的连接方法、构造要求；3.刚架节点及屋架节点的构造。第三页，共三十六页，2022年，8月28日第一节钢结构构造要求的重要性及一般要求1.钢结构构造要求的重要性

钢结构是由若干构件组合而成的。连接的作用就是通过一定的手段将板材或型钢组合成构件，或将若干构件组合成整体结构，以保证其共同作用。因此，连接方式和构造及其结构构件的构造质量优劣直接影响钢结构的工作性能。第四页，共三十六页，2022年，8月28日2.钢结构构造的一般要求(1）钢结构的构造应便于制作、运输、安装、维护并使结构受力简单明确，减少应力集中，避免材料三向受拉。以受风荷载为主的空腹结构，还应力求减少受风面积。（2）在钢结构的受力构件及其连接中，不宜采用：厚度小于4mm的钢板；壁厚小于3mm的钢管；截面小于∟45×4或∟56×36×4的角钢（对焊接结构）或截面小于∟50×5的角钢（对螺栓连接或铆钉连接结构）。

第五页，共三十六页，2022年，8月28日（3）焊接结构是否需要采用焊前预热或焊后热处理等特殊措施，应根据材质、焊件厚度、焊接工艺、施焊时气温以及结构的性能要求等综合因素来确定。（4）为了保证结构的空间工作，提高结构的整体刚度，承担和传递水平力，防止杆件产生过大的振动，避免压杆的侧向失稳，以及保证结构安装时的稳定，应根据结构及其荷载的不同情况设置可靠的支撑系统。在建筑物每一个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置独立的空间稳定的支撑系统。

（5）单层房屋和露天结构的温度区段长度（伸缩缝的间距），当不超过教材表4-1的数值时，可不考虑温度应力和温度变形的影响。第六页，共三十六页，2022年，8月28日第二节连接构造

1.焊缝连接构造

(1）焊缝金属宜与主体金属相适应,当不同强度的钢材连接时，可采用与低强度钢材相适应的焊接材料。根据实验，Q235钢和Q345钢钢材焊接时，若用E50××焊条，焊缝强度比用E43××焊条提高不多，此外，从连接的韧性和经济性方面考虑，因此设计时可采用E43××焊条。第七页，共三十六页，2022年，8月28日(2）在设计中不得任意加大焊缝，避免焊缝立体交叉和在一处集中大量焊缝，同时焊缝的布置应尽可能对称于构件形心轴。为防止施焊时钢板产生层状撕裂，对焊件厚度大于20mm的角接接头焊缝，应采用收缩时不宜引起层状撕裂的构造。

对大面积的板材（如实腹梁的腹板）拼接中，常会遇到纵横交叉的拼接焊缝。当采用对接焊缝时，纵横两方向的对接焊缝，可采用十字形交叉或Ｔ形交叉；当为Ｔ形交叉时，交叉点的间距不得小于200mm。第八页，共三十六页，2022年，8月28日(3）对接焊缝的坡口形式，应根据板厚和施工条件按现行标准《手工电弧焊焊接接头的基本型式与尺寸》和《埋弧焊焊接接头的基本型式与尺寸》的要求选用。第九页，共三十六页，2022年，8月28日

(4）对接焊缝按是否焊透可分为焊透的和部分焊透的。焊透的对接焊缝强度高，受力性能好，故一般采用焊透的对接焊缝。只有板件较厚而内力较小或甚至不受力时，才可采用部分焊透的对接焊缝，以省工省料和减小焊接变形。但由于未焊透，应力集中和残余应力严重，故规范规定在直接承受动力荷载的结构中，垂直于受力方向的焊缝不宜采用部分焊透的对接焊缝。当采用部分焊透的对接焊缝时，应注明坡口的形式和尺寸，其计算厚度he不得小于1.5，t为焊件的较大厚度(㎜)。第十页，共三十六页，2022年，8月28日

2.螺栓连接构造

(1）每一杆件在节点上以及拼接接头的一端，永久性的螺栓（或铆钉）数不宜少于2个。对组合构件的缀条，其端部连接可采用1个螺栓（或铆钉）。(2）高强度螺栓孔应采用钻成孔。高强度螺栓摩擦型连接的孔径比螺栓公称直径d大1.5～2.0mm；高强度螺栓承压型连接的孔径比螺栓公称直径d大1.0～1.5mm。第十一页，共三十六页，2022年，8月28日

(3）在高强度螺栓连接范围内，构件接触面的处理方法应在施工图中说明。(4）螺栓或铆钉的距离应符合教材表2-5的要求。(5）c级螺栓与孔壁间有较大空隙，不宜用于较重要的连接，宜用于沿其杆轴方向受拉的连接。

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(6）对直接承受动力荷载的普通螺栓受拉连接应采用双螺帽或其他能防止螺帽松动的有效措施，如：弹簧垫圈、螺杆和螺帽焊死等方法。(7）当型钢构件的拼接采用高强度螺栓连接时，其拼接件宜采用钢板。

(8）沉头和半沉头铆钉不得用于沿其杆轴方向受拉的连接。(9）沿杆轴方向受拉的螺栓（或铆钉）连接中的端板（法兰板），应适当增强其刚度（如加设加劲肋），以减少撬力对螺栓（或铆钉）抗拉承载力的不利影响。第十三页，共三十六页，2022年，8月28日第三节结构构件构造1.柱及主要节点的构造

(1）缀条柱在缀材面的抗剪刚度和抗弯刚度比缀板柱好，故剪力较大或宽度较大的格构式柱，宜采用缀条柱。但缀板柱构造简单，常用于轴心受压柱。缀板柱中，同一截面处缀板（或型钢横杆）的线刚度之和不得小于柱较大分肢线刚度的6倍。

(2）当实腹式柱的腹板计算高度h0与厚度tw之比h0/tw＞80时，应采用横向加劲肋加强，其间距不得大于3h0。横向加劲肋的尺寸和构造应按局部稳定的有关规定采用。

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大型实腹式柱或格构式柱，除在受有较大水平力处设置横隔外，还应在运输单元的端部应设置横隔（即加宽的横向加劲肋），横隔的间距不得大于柱截面较大宽度的9倍和8m。横隔可用钢板或交叉角钢做成。

图4-2柱的横隔第十五页，共三十六页，2022年，8月28日(3）梁与柱的连接形式和构造

1)梁与柱的铰接连接2)梁与柱的刚性连接图4-3梁支承于柱顶的铰接连接第十六页，共三十六页，2022年，8月28日图4-4梁支承于柱侧的铰接连接第十七页，共三十六页，2022年，8月28日铰接柱脚只传递轴心压力和剪力。剪力通常由底板与基础表面的摩擦力传递。当此摩擦力不足以承受水平剪力时，应在柱脚底板下设置抗剪键如教材图4-7所示，抗剪键可用方钢、短Т形钢或H型钢做成。第十八页，共三十六页，2022年，8月28日2.梁与梁的连接构造(1）梁的拼接梁的拼接分为工厂拼接和工地拼接两种。

图4-12组合梁的工厂拼接第十九页，共三十六页，2022年，8月28日图4-13组合梁的工地拼接

第二十页，共三十六页，2022年，8月28日由于现场施焊条件较差，焊缝质量难以保证，所以较重要或受动力荷载的大型梁，其工地拼接宜采用高强螺栓如图4-14所示。图4-14采用高强度螺栓的工地拼接第二十一页，共三十六页，2022年，8月28日(2）次梁与主梁的连接

图4-15次梁与主梁的叠接

次梁与主梁的连接形式有叠接和平接两种

第二十二页，共三十六页，2022年，8月28日图4-16次梁与主梁的平接第二十三页，共三十六页，2022年，8月28日（3）梁与梁连接的其他构造要求

1）铆接（或高强度螺栓摩擦型连接）梁的翼缘板不宜超过三层，翼缘角钢面积不宜少于整个翼缘面积的30％，当采用最大型号的角钢仍不能符合此要求时，可加设腋板。此时角钢与腋板面积之和不应少于翼缘总面积的30％。当翼缘板不沿梁通长设置时，理论截断点处外伸长度内的铆钉（或高强度螺栓摩擦型连接）数目，应按该板1/2净截面面积的抗拉、抗压承载力进行计算。第二十四页，共三十六页，2022年，8月28日

2）为避免三向焊缝交叉，焊接梁的横向加劲肋与翼缘板相接处应切角，当切成斜角时，其宽约bs/3（但不大于40mm），高约bs/2（但不大于60mm），如教材图4-18所示，bs为加劲肋的宽度。

第二十五页，共三十六页，2022年，8月28日3）梁的端部支承加劲肋的下端，按端面承压强度设计值进行计算时，应刨平顶紧，其中突缘加劲板如图4-19b所示的伸出长度不得大于其厚度的2倍。图4-19梁的支座a）平板支座b）突缘支座第二十六页，共三十六页，2022年，8月28日(4）柱脚的形式与构造

柱脚的作用是把柱下端固定并将其内力传给基础。

1)铰接柱脚第二十七页，共三十六页，2022年，8月28日

2)刚接柱脚

第二十八页，共三十六页，2022年，8月28日(5）柱脚锚栓

1)柱脚锚栓不得用以承受柱脚底部的水平反力，此水平反力应由底板与混凝土基础间的摩擦力或设置抗剪键承受。2)柱脚锚栓埋置在基础中的深度，应使锚栓的内力通过其和混凝土之间的粘结力传递。当埋置深度受到限制时，则锚栓应牢固地固定在锚板或锚梁上，以传递锚栓的全部内力，此时锚栓与混凝土之间的粘结力可不予考虑。第二十九页，共三十六页，2022年，8月28日

3)锚栓不宜直接连于底板上，因底板刚度不足，不能保证锚栓受拉的可靠性。锚栓通常支承于焊于靴梁的肋板上，肋板上同时搁置水平板和垫板（见图4-8）。第三十页，共三十六页，2022年，8月28日第四节刚架主要节点构造

梁、柱加腋节点构造是门式刚架常用的重要节点，其典型构造可如图4-20所示。第三十一页，共三十六页，2022年，8月28日第三十二页，共三十六页，2022年，8月28日

加腋段受压下翼缘应在平面外有支撑点以保证其稳定，此支撑点间距lc应不大于两个檩距如图4-21所示。图4-21横梁、柱隅撑构造第三十三页，共三十六页，2022年，8月28日第五节桁架节点构造

桁架节点是桁架体系的主要受力、传力部位,其应满足以下构造要求:1）焊接桁架应以杆件形心线为轴线，螺栓（或铆钉）连接的桁架可采用靠近杆件形心线的螺栓（或铆钉）准线为轴线，在节点处各轴线应交于一点（钢管结构除外）。

当桁架弦杆的截面变化时，如轴线变动不超过较大弦杆截面高度的5%，可不考虑其影响。第三十四页，共三十六页，2022年，8月28日3）当焊接桁架的杆件用节点板连接时，弦杆与腹杆、腹杆与腹杆之间宜留有一定的间隙，间隙不宜小于20mm。为便于施焊，改善焊缝附近钢材抗脆