ganggouren
编者按
钢结构因其经济和技术的优越性、低碳减排、循环经济以及可工业化、产业化发展，而被广泛应用。《钢结构（中英文）》自创刊以来，即以推动钢结构领域学术水平的提升和发展，加快钢结构产业的进步和繁荣为目标，坚持以技术方针政策和技术发展趋向的指导性、推动科技工作发展的针对性、解决生产建设中重大技术问题的实用性和促进技术进步的创新性为宗旨，以引领钢结构科技发展的未来与方向。随着科学技术的飞速发展，信息资源开发利用的理念、技术和方法都发生了重大变化。为了充分利用互联网信息海量、方便、快捷的特点,更好地发挥学术期刊的权威性和技术优势, 从2020年第2期开始，由《钢结构（中英文）》编辑部和土木吧微信公众号联手推出“钢结构热点探析”栏目, 就实际工作中遇到的有关钢结构的热点问题展开讨论，并给出简明建议, 以实现平面媒体与网络媒体的互动, 全方位、多途径、多层次地开发利用期刊、网络等重要资源, 为读者服务。也希望广大读者朋友踊跃参加讨论，积极投稿,将论坛办得有生气、有意义、有价值，为钢结构事业的蓬勃发展贡献力量。
欢迎关注、投稿并参与讨论！
问题引入
在钢骨混凝土结构中,钢筋混凝土梁与钢骨混凝土柱常用的连接方式是在柱钢骨上焊接钢牛腿,将钢筋混凝土梁的纵筋焊在钢牛腿的翼缘板上。关于翼缘连接钢板厚度的取值,目前尚查不到可供参考的规定,在实际工程中这个厚度如何确定呢?
网友讨论
1
sav
可按轴心抗拉承载力相等的原则换算截面,如钢板厚为t、钢板抗拉强度设计值为f1、钢筋间距为s、钢筋直径为d、钢筋抗拉强度设计值为f2, 则f1ts= πd2f2/4。
2
steeler
在实际工程中,钢板厚度一般较保守地取与钢筋直径相同。
问题分析
3.1 按构造要求推算钢板厚度与钢筋直径的关系
依据 JGJ 18—2012《钢筋焊接及验收规程》第4.5.11条,钢筋与钢板搭接焊的构造要求如图1所示。图中: d为钢筋直径, 焊缝宽度b= 0.6d; c =;焊缝厚度s =×0.3d = 0.45d> 0.35d (满足构造要求) ;钢板一侧的焊脚高度h =d/2+c = 0.83d。
图 1 钢板与钢筋搭接焊的构造要求示意
尽管 GB 50017—2017《钢结构设计标准》未提及角焊缝最大焊脚高度的限值,为了保护钢板材性,现依然参照 GB 50017—2003《钢结构设计规范》8.2.7-2条,取角焊缝的焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍,即:
h ≤ 1.2t
则:钢板厚度 t ≥ h/1.2 = 0.83d/1.2 = 0.7d。
也就是说,按构造要求,钢筋与钢板搭接焊时,钢板厚度可取为 0.7d。下面按此厚度验算钢板的强度是否满足要求。
3.2 钢板抗拉剪撕裂验算
按钢筋混凝土梁的构造要求,取梁上筋最小中心距为 2.5d ,以抗撕裂最不利的角筋为验算对象,如图2所示。
图 2 钢筋排布示意
考虑钢筋与钢板为单面连接,取有效截面系数η = 0.85,则钢板抗拉剪撕裂承载力设计值为:
式中:Fk 为钢板抗拉剪撕裂承载力设计值;f 为钢板抗拉强度设计值;Ai 为第i 段破坏面的截面积;ηi 为第i 段的拉剪折算系数;F 为钢板抗拉承载力设计值;d 为钢筋公称直径;fy 为钢筋抗拉强度设计值。
3.3 钢筋抗拉强度设计值
钢筋抗拉承载力设计值 Fs 为:
假设钢材为Q235, 抗拉强度取最小值, f =200 MPa,则:
Fk= 3.21d2f = 3.21 × d2× 200 = 642d2
钢筋按目前常用的最高强度钢HRB500考虑,fy= 435 MPa,则:
Fs= 0.785d2fy= 0.785 × d2× 435 = 341d2
可见: Fk ≫ Fs ,钢板抗撕裂足够安全。
3.4 钢板抗拉强度验算
如图2所示,取中间钢筋对应的钢板受拉有效宽度 be= 2.5d ,并取有效截面系数 η = 0.85,则钢板抗拉承载力设计值:
F = 0.85 × 2.5d × 0.7d × f = 1.49d2f
对于常用的钢筋和强度等级较低的钢材,计算对比如表1。由 表1可见, 只有在钢板为Q235、钢筋为HRB500时,才出现钢板抗拉强度小于钢筋的情况。实际上,钢骨混凝土工程中不可能出现这种组合,钢骨的强度等级不会低于Q355。
表1 常用钢板及钢筋计算式
由上可知,钢筋与钢板搭接焊时,钢板厚度取为钢筋直径的 70%,可以满足要求。
作者：
张利军(北京交大建筑勘察设计院有限公司)
邹安宇(天津大学建筑设计规划研究总院有限公司)
来源：
本文刊登于《钢结构（中英文）》2021年36卷第2期，64-65页。
