四层立体停车库（链条式）总体设计
4.2 纵梁与柱的连接设计
4.2.1
搭接板与柱的焊接连接设计
(1)设计条件
搭接板与柱的材料均为Q235钢，焊条型号为E43XX型，采用角焊缝手工焊接，焊缝质量为三级。
F=P3=47.38kN，e=120mm，t=10mm，b=220mm，h=250mm (2)连接计算
连接采用全角施焊的角焊缝链接，转角处连续施焊，没有起弧和落弧引起的缺陷。查表得E43XX型焊条的手工焊焊接厚度小于16mm的Q235钢，焊角焊缝为角焊缝时，抗拉、
2
抗压、抗剪强度设计值均为fwf=160N mm。
○1角焊缝的焊角尺寸hf 角焊缝的最小焊角尺寸
hf min=1.5 t2=1.5× 10=5.88mm
式中：t2——较厚焊件的厚度；
角焊缝的最大焊角尺寸：
hf max=1.2t1=1.2×7=8.4mm
式中：t2—较薄焊件的板厚
选择焊角尺寸应符合
hf min ○2角焊缝有效厚度he 对直角角焊缝hf?6mmhe?0.7hf?0.7?6?4.2mm (3)焊缝截面特性 竖向焊缝的计算面积为 Af?2heh?2?4.2?250?2100mm2 焊缝对x轴的惯性矩 1?h?he? Ifx?2?heh2?2heb??12?2?1?250?4.2? ?2??4.2?2502?2?4.2?220???122??22?2.99?107mm4 第41页 四层立体停车库（链条式）总体设计 焊缝最外缘的截面模量 Wf12.99?107???2.31?105mm3 h250?he?4.222竖向焊缝两端点处的截面模量 IfxWf22?2.99?107???2.39?105mm3 h250⑷正应力： 假设弯矩M由全部焊缝计算截面承受，引起的水平方向应力按三角形分布，其应力应 2Ifx满足： ?Mf1= M <βffwf Wf1 式中：?Mf1——角焊缝在弯矩作用下所产生的垂直于焊缝长度方向的应力； βf——正面角焊缝的强度设计值增大系数，对承受静载荷和间接承受动载荷 的直角焊缝，βf=1.22。 ?Mf1 Fe43.78×120×10?3×106 ===24.61N mm2 5Wf12.31×10 2 βffwf=1.22×160=195.2N mm w 显然，?Mf1<βfff，满足条件。 ⑸剪应力： F47.38×103 2 τf===22.56N mm2 ⑹折算应力： 竖向焊缝两端点处，由弯矩引起的应力为： ?Mf2 Fe43.78×120×10?3×106 ===23.79N mm2 5Wf22.39×10 竖向焊缝两端点的应力应满足 ?M f2 +τf2≤fwf βf 2 ?M23.79f22 +τf2= +22.562=29.82N mm2 2 因此满足要求。 4.2.2 搭接板与悬伸支撑托座（牛腿）的焊接连接设计 (1)设计条件 悬伸支撑托座采用组合T形截面，其与搭接板之间为对接与交接组合焊缝连接。材料 第42页 四层立体停车库（链条式）总体设计 为Q235碳素钢，焊条型号为E43XX，采用手工焊，不用引弧板，焊缝质量为三级。悬伸支撑托座的尺寸和作用的集中载荷如图4.1所示。 图4.1 悬伸支承托座结构图 F=47.38KN，e=110mm，b=200mm，h=200mm，t1=10mm，t2=8mm (2)连接计算 悬伸支撑托座由翼缘的水平对接与角接组合焊缝和腹板的竖直对接和角接组合焊缝与搭接板相连。焊缝的截面为T型，尺寸与悬伸支撑托座相同。承受集中载荷F 的作用，计算时将F简化到焊缝计算截面得到剪力V=F=47.38kN，弯矩M=Fe=47.38×110×10?3=5.21kN?m。由于翼缘处剪力很小，可以认为全部剪力由腹板的竖向焊缝均匀承受，而弯矩由整个T形截面焊缝承受。 查表得：E43XX型焊条的手工焊焊接厚度小于16mm的Q235钢，焊角焊缝对接焊缝 w22 时，焊缝的抗压强度设计值fwc=215N mm、抗拉强度设计值为ft=185N mm、抗剪强2度设计值为fwv=125N mm。 ○1焊缝截面特性 截面形心轴x?x的位置 ?b?2t1??y1?t1?h???h?2t2??t2???t1?2?2? ?b?2t1??t1??h?2t2??t1?200?2?10???10?200???200?2?8??8???10?2?2? ?200?2?10??10??200?2?8??8?52.2mm y2??h?t1??y1??200?10??52.2?157.8mm 焊缝对x轴的惯性矩 t?h?2t1?t?b?2t2?t?h???Ix?1?t1?h?2t1??y2???2?t2?b?2t2??y1?2? 122?122???2233第43页 四层立体停车库（链条式）总体设计 8??200?2?8?200????8??200?2?8???157.8??? 122??2310??200?2?10?10? ??10??200?2?10??52.2??122??23?1.31?107mm4 竖向焊缝的计算面积 A?t1?h?2t1??8??200?2?8??1472mm2 ○2正应力： 假定弯矩M由全部焊缝计算截面承受，引起的水平方向应力按三角形分布。b点承受最大压应力为： ?Mb 满足条件。 a点承受最大拉应力 ?Ma 满足条件。 ○3剪应力; 假定剪应力V全部由竖直焊缝承受，引起的竖向剪应力均匀分布。 V47.38×103 2 τ===32.19N mm2 ?= ?Mb3+3τ2= 62.762+3×32.192=83.95N mm2 2 1.1fwt=1.1×185=203.5N mm M?y25.21×106×157.82 ===62.76N mm2 M?y15.21×106×52.22===20.76N mm2 显然?<1.1fwt，满足条件。 4.2.3 纵梁与悬伸支撑托座（牛腿）的螺栓连接设计 (1)设计条件 悬伸支撑托座承受纵梁施加的垂直载荷和很少弯矩和剪力。材料均为Q235钢，考虑到两者之间的受力特点，螺栓采用与木材相适应的普通螺栓C及螺栓。 (2)连接计算 悬伸支撑托座与纵梁的螺栓布置选用螺栓的为M20的普通C级螺栓，螺栓孔的直径为 ?21.5mm，螺栓的数目为4个，其布置简图如图4.2所示。 第44页 四层立体停车库（链条式）总体设计 由于此处的螺栓连接承受的剪力和弯矩很小，所以不对螺栓的强度进行校核。 4.3 柱与柱的拼接连接设计 立柱材料为H型钢，柱与柱之间的连接形式为：翼缘和腹板均采用完全焊透的坡口对接焊缝连接，并采用引弧板施焊时，可视焊缝与翼缘板和腹板是等强度的，不必进行连接焊缝的强度计算。因此，焊缝满足强度要求。 4.4 纵梁与纵梁的拼接连接设计 4.4.1 梁的拼接分析 梁的轴向在一般情况下，相对于弯矩和剪力而言其数值较小。因此，梁通常是按其承受的弯矩和剪力进行拼接连接设计的。 在设计梁的拼接连接时，除了满足连接处的刚度和强度外，尚应考虑施工安装的方便。梁的拼接连接节点，一般应设在内力较小的位置。因而作为刚性连接的拼接连接节点，如果将梁翼缘的连接按实际内力进行设计，则有损于梁的连续性，可能造成结构的实际情况与设计是的内力分析模型不协调，并降低结构的延性。因此在对于要求结构有较好延性的抗震设计和按塑性设计的结构，其拼接连接节点应按板件截面面积的等强度条件进行设计。 4.4.2 螺栓的选用及验算 H形截面梁采用H200×150×6×9（内圆弧半径r=16），拼接连接节点设置立柱上；梁及其拼接连接板均采用Q235钢；连接采用5.8级得M16高强度螺栓摩擦型双剪连接，螺栓孔径为?21.5mm。螺栓杆与孔壁挤压面最小高度Lmin≥1.25d0，初选Lmin=28mm。 (1)载荷计算 纵梁的受力和弯矩、剪力如图4.3所示： 第45页