钢结构二次深化设计-经验总结

钢结构二次设计

1．钢结构二次设计：

钢结构二次设计就是将施工图设计图纸转换为钢结构加工和安装的施工图纸。其主要内容包括如下：

（1）构件布置图的绘制：按业主提供的施工图设计图纸，标识构件、节点编号，构件、节点所在图纸，加工和安装的技术要求。

（2）节点设计图：根据BINE提供的设计规范和构件型号确定构件之间的 连接详图，包括连接型式、螺栓规格、数量，定位，焊缝尺寸、型式、节点板尺寸。

（3）绘制车间加工图：按照构件布置图和节点设计图，以确定各组成件的型号、加工尺寸，孔规格及相互位置关系，焊缝尺寸，以便于车间加工。

（4）编制节点设计依据的计算书：根据概念设计图纸所给定的力或按设计规范确定的载荷，进行节点连接的强度计算，为连接设计提供计算依据。

上述二次设计的工作过程中，提供节点设计和计算书是二次设计工作的重要环节。

2． 钢结构连接设计

2.1 钢结构节点的连接型式：

按构件受力方式可分为单剪（铰接）连接、轴力连接、弯矩（刚接）连接，扭矩连接，组合连接等。

按构件的连接方式可分为单板连接，双板连接，单角钢连接，双角钢连接，端板连接。

按构件与构件间的连接可分为梁-梁连接，梁-柱连接及其分别带有水平支撑和垂直支撑的连接，柱拼接(包括大小柱的拼接)。

2.2 钢结构连接节点的设计要求

钢结构的节点设计应满足承载力的要求，还应具有必要的延展性，避免应力集中和过大的约束应力。同时，便于加工和安装，满足加工工艺性要求。应该注意节点的合理构造，符合经济性要求。此外还必须适应岭澳二期核电的钢结构施工要求。

岭澳二期核电工程对钢结构的加工和安装要求决定了钢构件的连接方式，由

于加工车间的焊接易于保证焊缝质量，而大批量的钢构件仅适于车间加工才能保证工程进度的要求，同时便于现场安装方便快速，因此决定了在钢结构的节点设计中，构件与构件间的连接要尽可能使用螺栓连接，除非在那些使用螺栓连接将使整个节点变得非常复杂或者被连接构件的尺寸较小、无足够的空间布置一定数量的螺栓，而采用现场焊接的连接设计。此外，对于和预埋件相连接的构件，为使其连接方便，并且便于处理预埋件定位偏差造成的影响，宜采用现场焊接。同时为便于钢构件和混凝土的固定或在浇筑混凝土时遗漏预埋件的情形下，采用HILTI膨胀螺栓连接。

2.3 钢结构连接节点的设计方法

钢结构连接中最基本的连接型式为铰接连接、刚性连接、支撑连接及柱拼接，以下就各连接型式的特点分别说明。

(1) 铰接连接

板板厚，可承受剪力和轴向力的组合荷载。同时，对于主次梁斜交连接的场合下，端板连接在加工工艺性上的优点比双角钢连接更好。

紧固螺栓的场合，当外载荷较大而螺栓单剪又不足以抵抗外载荷时，采用此连接方式。其缺点就是螺栓及梁均受偏心载荷的作用，进行螺栓在剪力及弯矩综合作用下的验算需要比较复杂的计算程序。当连接单板与次梁腹板厚度不同时，可使用比次梁腹板稍厚的单板，而在腹板与连接双板间加适当的垫板。

(2) 刚性连接

当被连接梁处于悬臂状态或粱－粱、粱－柱连接按刚性连接设计时，其连接节点必须采用刚性连接。在刚性连接中，翼缘承受弯矩，腹板承受剪力。由于刚性连接受力比较复杂，大多数场合，对上下翼缘均需进行连接，因此，刚性连接是非常复杂和费用较高的连接节点。一般情况下对腹板可采用双角钢或端板连

上翼缘铺盖钢格栅时，一般不宜采用上翼缘用连接板的方式，而采用带垫板的现场全焊透方式进行连接，这样既节省了高强螺栓的使用，又使连接变得简单。如图五所示，为了使粱翼缘弯矩不致使柱的单侧翼缘承受，此节点中在梁上下翼缘方向，使用了四块加筋板以抵抗梁延翼缘方向的轴力，阻止柱子翼缘的局部变形，使柱子翼缘受力均匀，减少梁上下翼缘和柱翼缘接触的应力集中，由于在该连接中，梁翼缘传递的弯矩较大，增加一斜加筋板及在连接双板上加筋以使柱翼缘的受力更加均匀。

对于较小载荷的梁－柱刚性连接，可采用端板连接的方式进行，在此类连接中梁上下翼缘及腹板均与端板焊接，用螺栓将端板与柱翼缘或腹板连接，但端板必须有足够的厚度（t≥20mm）以抵抗梁翼缘板的弯矩，焊缝可根据梁翼缘板的厚度或外载荷的大小选择角焊缝或全焊透坡口焊。

较小载荷的梁－梁刚接，可采用如图六所示的双角钢与梁腹板连接、翼缘板采用带垫板的现场焊接的方式设计连接节点。主次梁刚性连接，一般情况下在主梁腹板焊一连接板与次梁下翼缘用螺栓连接（图七），主梁上翼缘与次梁上翼缘

连接主梁和次梁沿水平方向布置的水平支撑主要提供结构的侧向稳定性，抵

如图八所示为典型的水平支撑和垂直支撑连接节点，在水平支撑连接中，节点板仅与梁连接，将水平支撑的力通过梁与柱的连接角钢或端板传递至主柱。在此结构中，将节点板与较小梁下翼缘用螺栓连接，而通过与节点板焊接的角钢用螺栓将节点板与较大梁的腹板焊接。螺栓的数量与水平支撑的设计载荷及支撑角度有关。对于垂直支撑节点板，将其与主梁焊接通过焊于其上的双角钢，用螺栓与柱腹板连接，为方便加工应尽量使柱腹板的孔间距一致。

另外一种比较典型的连接就是用螺栓将支撑直接与柱或梁的侧翼缘或下翼缘连接，省却了节点板和车间焊缝，简化了节点连接。对于车间焊接的框架结构，其中的支撑都采用焊接连接，提高了节点的可靠性。

2．4节点连接细节

定义：a:边距（edge distance）de。de不小于1.75d，取2d。

b:端距（end distance ）e表示。不小于1.75d，取2d。

c:孔中心距（space）p表示。不小于3d。

d:孔间距（gauge）以g表示。满足边距要求且满足工艺要求，不小于100mm。

普通槽钢

翼缘mm 腹板mm Type

a 孔径(max) c 孔径(max)

[6.3 22 13（d=12） 腹板对称中心 17(d=16)

[8 25 13（d=12） 腹板对称中心 17(d=16)

[10 28 13（d=12） 腹板对称中心 17(d=16)

[12.6 30 17(d=16) 腹板对称中心 17(d=16)

[14(a) 35 17(d=16) 45 17(d=16) [16(a) 35 22(d=20) 50 22(d=20)

[18 40 22(d=20) 55 22(d=20)

[20 45 22(d=20) 55 22(d=20)

[22 45 22(d=20) 60 22(d=20)

[25 50 22(d=20) 60 22(d=20)

[28 50 26(d=24) 65 26(d=24)

[32 50 26(d=24) 70 26(d=24)

[36 60 26(d=24) 75 26(d=24)

对于轧制型钢边距和端距要求可以适当降低，因为其相应材料厚度增加，其承载能力有所提高，但对于节点板，因切割加工成形，应保证其边距和端距要求。此外间距G尽可能圆整，不考虑腹板厚度引起的a值变化的增加。 2．6螺栓主要连接尺寸

p(mm) e(mm) de(mm) Size

normal Min. normal Min. normal Min.

M16 60 50 35 25 35 30 M20 80 65 40 30 40 35 M22 80 70 40 35 40 35 M24 80 70 45 40 50 40 M27 90 80 50 45 55 50