高层钢结构的栓焊混合连接系指在一个连接接头同时采用摩擦型高强度螺栓和焊缝两种连接形式,两者的传力方式虽不同,但变形特征相似,故有可能在同一连接中将两者混合使用。焊接的变形能力不如螺栓连接的变形能力,焊接的极限变形约相当于摩擦型连接滑移结束时的变形,因此,当焊接与高强度螺栓一起使用时,连接承受的最大承载力可以按焊接的最大承载力和螺栓连接的抗滑移力之和确定。栓焊混合连接施工方便,连接可靠,是工地安装常用的连接方法,常用于梁柱连接接头等重要部位。
栓焊混合连接的施工顺序对节点受力性能有一定的影响,日本《钢结构设计规范》规定,如果高强度螺栓的紧固先于焊接,则接头的承载力是两者承载力之和。这是由于主滑动发生之前,高强度螺栓的连接刚度与焊接的连接刚度相近,因此可以叠加。如先进行焊接,则焊接产生的初始应变以及焊接受热而使板件发生弯曲变形,虽然随后以高强度螺栓紧固,也难以使连接面紧密贴合,因而不能保证充分的接触压力。
《美国房屋钢结构设计制作及安装规范》(1989年)规定,在新建工程中,承压型高强度螺栓与焊缝并用时,不考虑应力的分担,焊缝应承担节点中全部应力。在摩擦型连接节点中,高强度螺栓应考虑与焊缝分担应力。
在高层钢结构中,梁与柱的刚性连接是分别对梁的上、下翼缘采用焊接连接,对腹板则采用高强度螺栓连接。这种构造不仅受力合理,而且避免了进行质量不易保证的现场立焊,安装十分方便,这种混合连接形式,焊缝和高强度螺栓各自传力路线明确,故可按各自的计算方法分别计算其承载力。
混合连接采用先栓后焊,应考虑焊接对高强螺栓预拉力的影响,焊接时使螺栓温度有一定升高,北京长富宫工程测试结果表明,离焊缝最近的高强度螺栓温度最高可达120℃,最低为70℃,高强度螺栓由于焊接产生的热影响,预拉力损失10%至20%,设计时对螺栓的承载力宜留一定的余量。
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