t: 2em; margin-top: 0px; margin-bottom: 0px; -ms-text-justify: inter-ideograph;">
注释:这个公式主要用于受剪部份的连接.上式通过要求剪塔的强度小于高强钢的强度排除了高强钢的受剪屈服.
为支撑高强度钢柱的连接,当荷载作用在纵向板一个角上时,连接设计将由受力分垂直于高强钢轴的力所决定;
6.轴向集中力作用在带帽板的矩形高强钢上
当集中力作用在高强钢端部,并且集中力沿轴线方向的时候,设计强度各可能强度将由墙的局部屈服极限状态和屈曲极限状态决定,并且要考虑剪力滞后的因素,按下式计算:
注释:以下过程的前提是:集中力以2.5:1的比率通过帽板分散到高强钢墙的两个方向上
如果高强钢的可能强度由四个墙的作用相加得到;
如果高强钢的可能强度由其中两个受载的墙的作用相加得到;
(i)按照墙局部屈服状态下,对于一面墙:
(ii) 按照墙局部屈曲状态下,对于一面墙:
K2.高强钢的交叉连接
高强钢的交叉连接是指由一个或许多分支构件直接焊接到一起,分类如下:
(a).当一个分支上的冲击荷载()由受剪的梁上的弦杆平衡时,称为T连接;当这个分支垂直于弦杆时,称为Y型连接;
(b). 当一个分支上的冲击荷载()至少20%由同侧连接的其它构件平衡时,称为K连接;承受主要荷载的构件之间将出现裂缝.N型连接是K连接的一种;
注释:K型连接中,如果有一个分支垂直于弦杆则称为N型连接;
(c). 当一个分支上的冲击荷载()通过弦杆传递,并且由其相反侧的其它构件平衡时,称为交叉连接.
(d).当一个连接有两个以上主要构件,并且分布在不同的板上,这种连接被称为一般的或多样性连接.
当构件传递它们的荷载部分用K型连接,部分用T型,部分用Y型或者交叉型时,则名义强度将按各部分在总部分中占的比例进行插值计算;
本节的目的在于:各构件的中心线和弦杆的中心线在同一平面上.矩形高强钢连接要增加限制以使墙上的构件平行于这个平面.对于矩形高强钢与其它构件交叉连接,并且焊接连接时,偏心范围内以上也是适用的,不必考虑设计连接时产生的弯矩.
参数定义:
-----矩形高强钢主要构件的总宽度,连接板90度测量;英寸
-----矩形高强钢分支构件的总宽度,连接板90度测量;英寸
-----圆形高强钢主要构件的的外径;英寸
-----圆形高强钢分支构件的的外径;英寸
-----在交叉连接中的偏心距,距主要构件的距离;英寸
-----指定的高强钢主要构件的最小屈服度;
-----指定的高强钢分支构件的最小屈服度;
-----指定的高强材料的最小受拉强度
-----在K型连接中,分支构件底部的距离;英寸
-----矩形高强钢主要构件的总高度,在连接的平面中测量;英寸
----矩形高强钢分支构件的总高度,在连接的平面中测量;英寸
----高强钢主要构件墙壁的设计厚度,英寸
----高强钢主要构件墙壁的设计厚度,英寸
------长宽比;对于圆形钢,为/;对于矩形钢,为/
----实际长宽比;;在K型连接中两个分枝构件的周长除以8;倍弦的宽度;
-----弦杆的曲率;对于对于圆形钢;对于矩形钢;
-----受载直径的长度,只适用于矩形高强钢;,与其接触的分支构件的长度与在平面连接中弦杆的宽度的比
----分支构件与弦杆之间的角度
----差距比;对于矩形连接,K型连接中为分枝构件之间的距离与弦杆的宽度比;
2圆形钢准则
由于弦杆上的力和局部连接上分支上的力的存在,这些力会相互影响,所以要考虑参数
当弦杆受拉时,=1
当弦杆受压时, =
----要求的弦杆的轴向强度对于K型连接, 由连接面上较低的压力决定;
----要求的弦杆抗弯强度
----弦杆的总面积
----可能的强度
-----弦杆的弹性模量
按照B3.3中的规定:
按照B3.4中的规定:
2a.应用的限制
此处的准则只有当连接满足以下条件时才可适用:
i. 连接的偏心距离 弦杆的直径,是离分支最远的距离
ii. 分支的角度:
iii. 弦杆墙的弯曲: 对于T-,K-,Y-型连接,直径和墙的厚度的比要小于或等于50,对于交叉型连接,要小于或等于40
, 美国钢结构规范介绍
摘要 本节介绍了美国钢结构规范的部分内容,包括连接,节点和紧固件等内容。
关键词 连接 节点 紧固件
译文:
当拉力均匀时,=1;当拉力不均匀时,=0.5;
注释:当=0.5时必须在文件中注明;
4.受压部件的强度
受压连接部件的极限屈服强度和变形根据下列条件确定;
当KL/r25时 =
当KL/r>25时 要根据第E章节的有关内容确定;
J5.垫板
在焊接结构中,当垫板的厚度大于或等于0.25英寸(6毫米)时,垫板应伸出拼接板边缘并与其相焊,且该部分的焊缝承载力不小于垫板接触面的拼接板荷载,拼接板与垫板间的拼接焊缝应足够传递拼接板荷载,且应足够长以避免焊趾处的垫板过载,当垫板厚度小于0.25英寸时,垫板应与拼接板外缘其平,其焊缝长度为拼接板厚度加上垫板厚度;
当螺栓或铆钉连接中的垫板厚度小于或等于0.25英寸时,抗剪设计强度不必进行折减;当厚度大于0.25英寸时,可以按照下列之一进行应用:
(1) 当垫板厚度小于或等于0.75时,抗剪螺栓的强度按下列因素计算其中t是指垫板的厚度到0.75英寸之间的长度;
(2) 垫板伸出拼接板,且外伸部分应有足够数量的螺栓或铆钉以确保构件的全截面处均匀受力;
(3) 拼接板的厚度增加,以满足(2)中对于螺栓数量的要求;
(4) 拼接板的厚度按照J3.8部分中的抗滑要求进行设计;
J6.拼接接头
板梁拼接采用坡口焊时,其拼接强度不小于较小截面的强度,采用其它拼接方式时,拼接接头强度应不小于此处所受外力.
J7.承压强度
连接面的设计承压强度和允许承压强度/根据极限状态确定(局压屈服强度);如下
a)对于铰接孔、钻孔以及装配用加劲肋的端部
=1.8
其中: ----指定最小屈服应力,ksi
---伸出的支承面面积,
b)对于扩张辊轴和摇摆轴
当d英寸时, =1.2
当d英寸时, =1.2
式中
d----直径,英寸
l----支承的长度,英寸
J8.柱底座支承于混凝土
对于将柱荷载和弯矩传递到基础和地基,应作出合适的规定.在没有规范规定的情况下混凝土上的设计支承荷载可取为P,允许设计强度P/,可按照混凝土的破坏极限如下取用: =0.60(LRFD) =2.50(ASD)
最小承压强度P按如下取用:
当支承于全部混凝土表面时, P=0.85A
当支承于部分混凝土表面时, P=0.85
式中: -----与钢柱同心的混凝土支承面面积
-----与荷载作用面同心且几何相似的混凝土最大支承面积
J9锚栓的设计应能满足已建成结构基础上承受拉力和弯矩的部件的承载能力,并且要满足B2部分中的荷载组合.锚栓的设计将根据J3.2部分中满足危险部分的要求进行设计.
当有足够物质来填充放大孔和槽孔而为锚栓提供足够的承载力时,放大孔和槽孔在基础中是允许的
注释:美国钢结构协会给出了孔和填充物的尺寸;
当基础中存在水平力时,如果可能的话,这些力应该由基础和地基之间的混凝土构件和磨擦型构件承受.当设计承受水平力的锚栓时,孔的大小、锚栓的放置误差以及柱子的水平位移都要进行考虑。
注释:
参照ACI318中对于埋入深度和磨擦受剪型构件的限制。OSHA中对于锚栓安装的要求进行设计。
J10受集中力作用的翼缘和腹板
本节适用于单向或双向集中力作用下的计算。单向集中力可为拉力或压力。双集中力为一个拉力,一个压力,作用于受荷构件的同一侧形成一个力偶;
当要求的强度超过了可能的强度时,按照本节对于极限状态的规定,应该设置加劲梁或是双板以满足要求。
注释:对于悬臂构件按6。3节中的相关规定进行设计
在梁的未构架端就按J10。7节中的有关规定设置加劲梁
1. 翼缘局部受弯
本节适用于单集中拉力作用和双集中力中的拉力部分
在翼缘局部受弯的设计中,要求的强度和可能的强度/按以下规定进行设计:
=6。25
式中;-----最小屈服应力
----受荷翼缘的厚度
若作用在构件翼缘的荷载作用长度小于0。15时(为翼缘的宽度),则不必校核公式;
当集中力作用处距构件端部小于10时,应折减50%
当有要求时两个横向加劲肋必须设置
2、腹板局部屈服
本节适用于单集中力作用和双集中力作用时的任一力。
腹板局部屈服极限状态下可能强度按以下规定取用:
名义强度按以下规定取用:
(a)当集中力作用处距端部构件部大于高度时
=(5)
(b) 当集中力作用处距端部构件部小于或等于高度时
=(2.5)
-----腹板的指定最小屈服应力
N-----支承长度(对于梁端反力不小于k),in;
K-----从翼缘外表面到腹板角焊缝焊脚的距离,in
-----腹板厚度,in
当有要求时,一对横向加劲肋或双向板需要设置
2. 本节适用于单集中力作用和双集中力作用时的压力部分
极限状态下腹板屈曲的可能强度由以下确定
名义强度按以下规定取用:
(a) 当集中力作用处距端部构件部大于或等于高度/2时
=0.80
(b) 当集中力作用处距端部构件部小于高度/2时
当N/时=0.40
当N/>0.2时=0.40
式中: -----构件的总高度,英寸
-----翼缘厚度,英寸
当有要求时,需要设置一个或一对横向加劲肋,或者延长板的厚度至少为腹板厚度的一半
4.腹板侧向屈曲
本节规定适用于单集中压力作用下的构件,且在集中力作用处,受压翼缘和受拉翼缘间的相对侧向位移不受限制.
板的设计强度按如下要求取用
名义强度根据腹板侧向屈曲下极限状态的强度按下列方法计算:
(a) 当受压翼缘的转动受到限制时
对于
=
对于 腹板侧向屈曲极限状态不适用
当腹板的要求强度大于设计强度时,应在受拉翼缘处设置局部侧向支承或者增加一对横向加劲肋或一个双板.
(b)当受压翼缘的转动不受限制时
(i)对于
=
(ii) 对于 腹板侧向屈曲极限状态不适用
当腹板的要求强度大于设计强度时,应在集中力作用处的上、下翼缘处设均置局部侧向支承
式中:
-----荷载作用翼缘的最大侧向未支承长度,英寸
-----翼缘宽度,英寸
-----腹板厚度,英寸
-----两翼缘之间的净距,英寸
对于实腹式截面,采用焊缝截面时,应减去角焊缝的高度,采用轧制型钢时,应减去圆角半径;对于组合截面,采用焊缝连接时为翼缘间的净距,采用紧固件拼接时,应为想念紧固件规线之间距离。
=960.000,当在力作用位置时,
=480.000,当在力作用位置时,
5.腹板受压屈曲
本节规定适用于一对单个集中压力作用或一对双集中压力部分作用于构件同一位置的上、下翼缘。
腹板受压屈曲极限状态下的设计强度按下式计算:=
当该对集中压力作用处距构件端部小于时,应折减50%。
当有要求时,需设置单个横向加劲肋,或一对横向加劲肋,或增加双向板的厚度。
6.该部分适用于构件同一位置的双向受力状态
腹板受剪极限状态下的设计强度应按如下确定:
名义强度按如下确定:
(a) 当在分析中不考虑板区变形对框架稳定性的影响时
(i)对于
(ii)对于
(b) 当在分析中考虑板塑性板区变形对框架稳定性的影响时
(i)对于
(ii)对于
式中:
A=柱的横截面积
=柱的腹板厚度
=柱翼缘宽度
=柱翼缘厚度
=梁高中度
=柱高度
=柱腹板的屈曲强度
柱轴向屈服强度
当有要求时,需要在刚性连接部件的边缘内设置双向板或一对对角加劲助
7.主次梁的未构架端
主次梁绕纵轴的转动有限制要求时,应在梁端设置一对与腹板同高度的横向加劲肋
8.集中力作用处附加加劲肋的设置
承受集中拉力的加劲肋按照D章节的要求设置,并且要焊于承受荷载的翼缘和腹板上。翼缘上焊缝的长度要求由要求的强度和设计强度决定。加劲肋的设置是为了将肋端的拉力传递给腹板
承受集中压力的加劲肋按照E6.2和J4.4章节的要求设置,并且要并且要焊于承受荷载的翼缘和腹板上 。翼缘上焊缝的长度要求由要求的强度和设计强度决定。加劲肋的设置是为了将肋端的压力传递给腹板
对于支承加劲肋的设置参照17章节
当压力作用于梁或板梁的翼缘时,与腹板同高度的横向加劲肋应按轴压构件进行设计,横向加劲肋的计算长度为,其横截面包括两个加劲肋和一条腹板板带,对于内部加劲肋,腹板板带宽度取为25;对于梁端加劲肋,腹板带宽度取为12
横向加劲肋和对角加劲肋的设置应遵循下列原则:
(1) 每个加板带宽加上1/2的腹板厚度应不小于1/3的翼缘或受弯连接板宽度,以符合传递集中力的要求
(2) 加劲肋的厚度应不小于1/2的翼缘或受弯连接板厚度,且不小于其宽度的1/15
(3) 除了J10.5和J103.7中的规定外,横向加劲肋还应增加构件厚度的1/2.
9.集中力作用时附加双向板的设置
承受集中压力的双向板的设置应按照单节E
承受集中拉力的双向板的设置应按照单节D
承受剪力的双向板的设置应按照单节E
另外双向板的设置还要遵循以下原则:
(1) 双板应有足够的强度富余以满足过载时的强度要求;
(2) 双板的连接焊缝应能承受传至双板的外力;
本章包括强度设计中考虑有关连接高强钢及箱型截面的不均匀壁厚,另外也可参照J章中有关高强螺栓的连接。
本章按如下顺序组织:
K1:高强钢中的集中力
K2:高强钢桁架的连接
K3:高强钢之间的刚性连接
注释:参照J3中关于锚杆的有关规定
K1:高强钢中的集中力
1. 参数的定义:
=矩形高强钢的总宽度,测量90度平面连接;英寸
板的宽度,测量90度平面连接;英寸
=圆形高强钢的外径;英寸
=高强钢的最小屈服应力
=高强钢的最小屈服应力
=高强钢材料的指定最小抗拉强度
=矩形高强钢构件的总高度,测量平面连接;英寸
=高强钢墙的厚度;英寸
=板的厚度;英寸
2. 使用的极限
此原则只有满足以下条件时才可适用:
(1) 强度小于等于52
(2) 延性小于等于0.8
(3) 适用此准则的其它限制
3. 集中力横向分布
3a.当集中力沿高强钢的轴向横向分布时,设计强度和允许强度按照局部屈服极限状态的有关规定如下:
其它的限制:
(1)
(2)当T型连接时;当交叉连接时
3b.矩形钢准则
当集中力沿高强钢的轴向横向分布时,设计强度和允许强度由于其不均匀的承载能力,抗剪屈服能力和侧向强度,按照局部屈服极限状态的有关规定将取最小值如下:
其它的限制:
(1)
(2)对于受载的高强钢墙体
()对于局部屈服极限状态,因为荷载的不均匀分布
()对于剪切屈服极限状态
其中
当满足或者时不需要检验此条件
()对于边墙在承受拉力的极限状态下,可能的强度将由边墙的局部屈服所决定. 对于边墙在承受压力的极限状态下, 可能的强度将由边墙的局部屈服的最小值,所决定
只有当连接件有相同的宽度时即时,才用检验此条件
(i)对于边墙的局部屈曲极限状态
式中:高强钢的外径,当不知道的时候可以认为是1.5英寸
(ii) 在T型连接中,对于边墙的局部屈曲极限状态
(iii) 在交叉连接中,对于边墙的局部屈曲极限状态
因为高强刚墙壁有横向连接中有弹性,所以荷载沿焊缝长度方向的分布不
均匀,这种不均性在设计中要按比例适当的进行考虑;这种要求可以通过限制矩形的槽钢和圆角钢焊缝的总长度来满足,按以下方法计算:
式中:横向板两边总的实际焊缝长度;英寸
在式K1-7中,这种要求可以通过其它合理的方法得到满足;
注释:焊缝长度的上限将由连接件的焊缝强度决定;
4. 集中力沿高强钢直径的中心或宽度纵向分布,或垂直高强钢方向的分布
当集中力沿高强钢直径的中心或宽度纵向分布,或垂直高强钢方向的分布时,设计强度和要求强度将由垂直于高强钢轴线的塑性极限状态决定,如下:
4a.圆钢准则
另外一个对应用的限制是:对于T型连接对于交叉连接
4b.矩形钢准则
另外一个对应用的限制是:
对于承载的高强钢墙壁
其中:
5. 集中力沿高强钢直径的中心或宽度纵向分布,或平行于高强钢方向的分布
当集中力沿矩形高强钢轴线纵向分布,或者平行但是偏于轴线方向时,连接要按以下公式进行核实:
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