7.5 构件连接的抗震验算
7.5.1 7度~9度时,框排架结构主要构件与节点的连接可采用焊接、摩擦型高强度螺栓连接或栓焊混合连接。采用焊接时,对框架节点构件板件的对接连接应采用全焊透的焊接连接。
7.5.2 7度~9度时,框排架结构构件节点连接的抗震验算应符合下列规定:
1 对可能出现塑性铰的下列主要节点,应按节点连接的最大承载力不小于构件的塑性承载力进行设计:
1)框架梁与柱的连接节点;
2)排架和框架的柱间支撑与排架、框架的连接节点;
3)重要的多层框排架柱与基础的刚接连接节点。
2 主要的传递或承受地震作用的构件拼接,当不位于构件塑性区时,其承载力不应小于该处作用效应值的1.1倍;同时,梁、柱拼接的受弯承载力尚不得低于0.5Weƒy,We和ƒy分别为梁柱截面的弹性截面模量和钢材屈服强度。
7.5.3 下列构件节点的角焊缝连接、不焊透的对接连接或摩擦型高强度螺栓连接,应按地震组合内力进行弹性设计,并应进行极限承载力验算:
1 梁柱节点为刚接(柱贯通)时,梁端连接的极限承载力应符合下列公式要求:
式中:Mu、Vu——分别为节点梁端连接的极限受弯承载力和极限受剪承载力;
Mp——梁的全塑性受弯承载力;
l——梁的净跨。
2 多层框架实腹柱与基础的连接应符合下列公式要求:
式中:Mu——柱脚连接的极限受弯承载力;
Mp——柱截面全塑性受弯承载力;
N、Np——实腹柱的轴力设计值及其全截面塑性承载力;
A——柱截面面积。
7.5.4 实腹刚架或框架,采用高强度螺栓连接时,梁拼接点距梁端的距离宜取下列较大值:
1 梁净跨长的1/10。
2 梁截面高度的1.5倍。
3 当不能符合本条第1款、第2款的要求时,其拼接应符合本规范第7.5.3条的规定,并在梁翼缘上沿内力方向的螺栓排数不宜少于3排,拼接板的截面模量应大于所拼接的截面模量的1.1倍。
7.5.5 柱间支撑节点(图7.5.5)连接的承载力验算应符合下列规定:
1 节点板的厚度应符合下式要求:
图7.5.5 柱间支撑节点连接计算
式中:t1——节点板的厚度;
Abn——支撑斜杆的净截面面积;
lj——节点板的传力计算宽度,力的扩散角可取30°;
ƒy、ƒjy——分别为支撑斜杆和节点板钢材的抗拉、抗压屈服强度。
2 节点板与柱(梁)的连接焊缝的设计强度应符合下式要求:
式中:e——支撑轴力作用点与连接焊缝中心之间的偏心距;
Af、Wf——分别为连接焊缝的有效截面面积和截面模量;
ƒwf——角焊缝的强度设计值。
3 杆件与节点板连接的最大承载力验算应符合下列规定:
1)当采用角焊缝连接时:
2)当采用摩擦型高强度螺栓连接时:
式中:Af——角焊缝的有效截面面积;
n——高强度螺栓数目;
Vb——一个高强度螺栓的受剪承载力设计值。
4 交叉形支撑交点的杆端切断处连接板的截面面积不应小于被连接的支撑杆件截面面积的1.2倍,杆端连接焊缝的重心应与杆件重心相重合。
7.5.6 7度、8度时,有吊车的框排架柱或重屋盖框排架柱宜采用外露式刚接柱脚(图7.5.6);8度、9度时,多层框架柱可采用埋入式柱脚;8度、9度时,单层排架格构柱或实腹柱均可采用杯口插入式柱脚(图7.5.8)。
图7.5.6 外露式刚接柱脚
7.5.7 采用埋入式柱脚时,其埋入段的焊钉及混凝土抗压强度应满足下列要求:
1 柱受拉冀缘外侧所需焊钉数量可按下式计算:
式中:n——柱受拉翼缘外侧所需焊钉数量;
N——柱轴力设计值;
M——柱底弯矩设计值;
A——柱截面面积;
Af——柱翼缘的截面面积;
hc——柱翼缘截面的中心距;
Vs——一个圆柱头焊钉连接件的受剪承载力设计值,可按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的有关规定计算。
2 柱翼缘外侧的混凝土抗压强度应符合下式要求:
式中:W——埋入基础部分柱翼缘的截面抵抗矩;
b——柱翼缘宽度;
h——柱的埋入深度;
ƒc——混凝土的轴心抗压强度设计值。
7.5.8 采用杯口插入式柱脚(图7.5.8)时,其插入深度应按表7.5.8的规定采用,且不应小于500mm,并应符合下列规定:
图7.5.8 杯口插入式柱脚
表7.5.8 钢柱插入杯口深度
1 实腹柱插入式柱脚尚应满足下列公式要求:
式中:N——柱轴力设计值;
ƒt——基础混凝土的抗拉强度设计值;
S——插入段钢柱截面周长;
h——柱插入深度;
M——柱底弯矩设计值;
b——柱插入部分的翼缘宽度;
ƒc——基础混凝土的轴心抗压强度设计值。
2 格构柱插入式柱脚尚应满足下列公式要求:
1)格构柱的受拉肢可按式(7.5.8-1)计算。
2)格构柱的受压肢,当设有柱底板时,可按下列公式验算:
式中:N——受压柱肢的最大轴力设计值;
β——混凝土局部受压的强度提高系数;
Ac——柱肢底板面积;
Ad——局部承压的计算面积。
3)双肢柱的冲切强度尚应满足下列公式要求:
式中:N——柱肢受拉时或受压时的最大轴力设计值;
h01、h02——冲切的计算高度,可按图7.5.8采用;
μm——冲切计算高度1/2处的周长。