第8.3.1条
梁与柱的刚性连接,分为柱贯通式和巨形框架和梁贯通式两种。在工程实例中,采用梁贯通式的较少,见于箱型梁与柱的连接中。
在框架结构中,要求柱在框架平面内有较大的惯性矩,而在截面面积相同的情况下工字形柱绕弱轴的惯性矩比箱形截面的惯性矩小;因此在互相垂直的方向都组成框架的柱,宜采用箱形截面。十字形截面柱虽然在两个方向都具有较大惯性矩,但仅适用于钢骨混凝土柱。
第8.3.2条
本条指出,梁与柱刚接的节点必需验算的项目,抗震设防的结构尚应验算节点域的稳定及其在大震下的屈服程度,详见第 8.3.9 条。抗震设防的结构中,柱的水平加劲肋厚度一般要求与对应的梁翼缘等厚,故不必计算。
第8.3.3条
常用的梁与柱刚性连接的形式有: (1) 全部焊接; (2) 栓焊混合连接; (3) 全部用高强度螺栓连接 ( 大多通过T 形连接件连接 ) 。全部焊接适用于工厂连接,不适用于工地连接。全部螺栓连接费用太高。我国大多采用栓焊混合的现场连接形式。
第8.3.4条
梁与工字形柱弱轴连接时,梁翼缘与柱横向加劲肋要求用全熔透焊缝焊接,以免在地震作用下框架往复变形时破坏。根据美国的研究,此时连接板 ( 即柱横向加劲肋 ) 宜伸出柱外约 100mm ,以免该板在与柱翼缘的连处因板件宽度突变而破裂。
第8.3.5条
梁翼缘与柱焊接的坡口、焊根开口宽度、扇形切角的加工以及引弧板的设置,对于保证焊接的质量和连接的抗震性能,都是非常重要的。改变扇形切角端部与梁翼缘连接处的圆弧半径,是参照了日本在坂神地震后发表的《铁骨工事技术指针》 (1996) 提出的。该端与梁端翼缘处焊缝间应保持 10mm 以上,梁下翼缘板反面与柱翼缘相接处,易引发裂缝,宜适当焊接。考虑仰焊困难,可仅在下翼缘焊接,用焊脚为 6mm 左右的角焊缝,长度不小于梁翼缘宽度之半。
第8.3.6条
抗震设防结构中,梁与柱连接处加劲肋与梁翼缘等厚,是参考日本的设计经验采用的。日本甚至规定加劲肋的厚度应比梁翼缘的厚度大一级,因该加劲肋十分重要,厚度加大一级是考虑钢板有负公差,并认为即使保守一点,因材料用量有限,是值得的。考虑到柱腹板实际上要传走一部分力,故本条规定与梁翼缘等厚。在非抗震设防的结构中,对该加劲肋厚度也根据设计经验作了限制性规定。
第8.3.7条
水平加劲肋 ( 隔板 ) 与柱翼缘 ( 箱形柱壁板 ) 的连接焊缝,当框架受水平地震往复作用时,要经受角变形,故应作成全熔透焊缝。
熔化咀电渣焊要求在箱型柱截面的对称位置同时施焊,以防止构件变形。
第8.3.8条
柱腹板加劲肋的位置应与梁翼缘齐平。当柱两侧的主梁不等高时,应按本条规定处理。条文中未规定当两端梁高不等时采用斜向加劲肋,因在高层钢结构中较少采用。
第8.3.9条
工字形柱与梁连接的节点域,除应满足第6.3.6 条规定外,尚应按本条规定验算其抗剪强度,对于抗震设防的结构,尚应验算其在大震时的屈服程度。
节点域在周边弯矩和剪力的作用下,其剪应力为
式中
和
分别为与节点域相连的上下柱传来的弯矩,
和
分别为上下柱传来的剪力
和
分别为左右梁传来的剪力,其余符号的意义参见规程条文。在本规程取第一式,工程设计中为了简化计算通常略去式中的第二项,计算表明,这样使所得剪应力偏高 20%~ 30%。试验表明,节点域的实际抗剪屈服强度因边缘构件的存在而有较大提高,本条参照日本规定。
式 (8.3.9—1) 未考虑柱轴力对节点域强度的影响,是考虑到系数 4/3 留有较大的余地,日本在工程设计中也不考虑柱轴力对板域强度的影响,这是日本专家解释的。
在抗震设防的结构中,若节点域厚度太大,将使其不能吸收地震能量,若太小,又使框架的水平位移太大。根据日本的研究,使节点域的屈服承载力为框架梁构件屈服承载力的 0.7~1.0 倍是适合的,计算公式宜取0.7 。式 (8.3.9—2) 验算在梁达到全塑性弯矩的0.7 倍 ( 此时节点域即将达到塑性 ) 时,节点域的剪应力是否超过钢材抗剪强度设计值。该式系参考日本鹿岛出版社1988 年出版《建筑构造计算实例集》 (2) 提出。为了避免由此引起节点域过厚导致多用钢材,对于我国广大的 7 度设防地区,本条规定取 0.6 。
若按式 (8.3.9—2) 得出的节点域厚度大于柱腹板的厚度,根据日本的经验,宜采用对节点域局部加厚的办法,即将该部分柱腹板在制作时用较厚钢板,与邻接的柱腹板进行工厂拼接,以便于焊接垂直方向的构件连接板,而不宜加焊贴板。若为 H 型钢柱,只能焊贴板补强。
第8.3.10条
箱型柱,的计算式中,受力不均匀系数
0.9( 双腹板为 1.8) 是根据哈尔滨建筑大学在高层钢结构课题试验中得出的,所得不均匀系数在 0.85 至0.99之间,其平均值大于0.9
, 日本在有关规定中取 8/9 ,现行国家标准《钢结构设计规范》 (GBJ 17) 规定用 0.8 。
第8.3.11条
偏心弯矩是支承点反力对螺栓连接产生的。