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      台湾的箱形钢梁，为什么采用了这种独特的构造形式？

      发布于：2024-10-30 13:30:30 来自：建筑结构/钢结构工程

      来源：钢结构设计

      |

      作者：双无余

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      来源：愚公解构 公众号

      有读者留言，希望聊一聊箱形梁的拼接。那就接着展开聊聊这个话题：   箱形截面怎么组成的，一般用在哪些结构位置，又有哪些连接节点类型？最后小结。  


      箱形截面的组成

      焊接箱形截面

      箱型截面通常由四块钢板焊接而成，形成矩形或正方形截面。这种结构具有较高的抗扭刚度和双向抗弯刚度，适用于承受复杂应力状态的构件。
      箱型截面的四个侧面也可以根据需要选择不同的厚度，以满足不同方向上的承载要求。

      也有用两个热轧H型钢拼成的箱形截面。

      也有在H型钢翼缘两侧再焊两块钢板的，台湾的这种钢结构建筑中的做法（ 如下图 ），有点独特性，梁的端部留了一个安装手孔，直接带上盖板后焊。


      冷弯箱形截面

      冷弯箱型截面是通过冷弯成型工艺制造的，通常由一整块钢板经过多次弯折而成。这种方法可以快速生产出尺寸精确的箱型截面，适用于轻型结构和大批量生产。
      与焊接箱型截面相比，冷弯箱型截面在角部可能存在一定的应力集中，但其制造过程更为经济高效。应力集中的问题，如果大家感兴趣，后面再展开聊聊这个问题。


      箱形截面的应用

      钢柱

      在《JGJ99》中给出建议：

      *4.1.6 钢框架柱采用箱形截面且壁厚不大于20mm时，宜选用直接成方工艺成型的冷弯方（矩）形焊接钢管。 8.3.1 框架柱 在互相垂直的两个方向都与梁刚性连接时，宜采用箱形柱。*8.4.2 箱形柱宜为焊接柱，其角部的组装焊缝一般应采用V形坡口部分熔透焊缝。当箱形柱壁板的Z向性能有保证，通过工艺试验确认不会引起层状撕裂时，可采用单边V形坡口焊缝。8.6.1-5 埋入式柱脚不宜采用冷成型箱形柱。


      工程经验表明，当组合箱形截面的四块板厚度小于16mm时，不仅加工成本高，工效低而且焊接变形大，会导致截面板件平整度差，反而不如采用冷弯成品的方（矩）钢管更为合理可行。


      这张图片中就可见一斑，钢板厚度比较薄，工厂加工就没有开剖口直接焊了。这种情况用冷弯方钢管最经济。


      钢梁

      箱型截面具有较大的截面惯性矩和抗扭刚度，能够有效抵抗弯曲和扭转变形，适用于承受复杂应力状态的构件。最有代表性的就是鸟巢。

      最常用到的区间是建筑角部的楼梯间的框架梁，因为钢梁没有楼板支撑，无法避免扭转，常用箱形梁。


      箱型截面的连接

      柱柱连接

      箱形柱的工地接头全部采用焊接。下节箱形柱的上端应设置隔板，并应与柱口齐平，厚度不宜小于16mm。其边缘应与柱口截面一起刨平。在上节箱形柱安装单元的下部附近，尚应设置上柱隔板，其厚度不宜小于l0mm。柱在工地接头的上下侧各l00mm范围内，截面组装焊缝应采用坡口全熔透焊缝。
      之前的文章中有专门聊过这个拼接节点，柱顶端为什么要铣？（   箱形柱拼接，为什么一定要端铣？  ）  


      这种做法是日本高层民用建筑钢结构中采用的典型构造方式，在我国已建成的高层民用建筑钢结构中也被广泛采用。下柱横隔板应与柱壁板焊接一定深度，使周边铣平后不致将焊根露出。


      梁梁连接

      箱形梁的工地接头多是采用全焊接。也有栓焊组合的形式。焊接有两种方法：四面围焊和开手孔焊。四面围焊主要存在下部翼缘需要仰焊，存在施工难度。


      开手孔焊接方法，通过在箱形梁的上翼缘或者腹板处预留手孔，可以更方便地进行内部焊接，可以提高了焊接效率和质量。但这种方法需要在焊接完成后对手孔进行封闭处理。


      小结

      箱形截面在柱子中应用很多，但拼装焊接，加工成本还是不低的，所以在梁截面的应用中比较少。   日本为了省成本，普遍采用了冷弯矩形钢管，国内在多层中也有很多应用 。读者们如果感兴趣的话，后面再展开聊聊这个冷弯矩形钢管的应用特点。
      台湾这个项目中采用H型钢两侧贴焊钢板，也是有些创意的，多半也是因地制宜，   宁愿费点钢材，为了省更多的加工成本 。   不同的指标控制，会带来不同的技术应用特点。
      之前关于H型钢焊接节点的文章话题，引起了钢结构不同领域的同行们激烈的讨论，观点的碰撞。多谢读者们的经验和看法分享！以前BBS论坛还盛行的时候，这种深度的争论还常常有看到   。很多模糊不清的问题，都是在多方面思考碰撞中，变得越来越清晰。
      现在行业大环境的恶化，也使得原来各归各、模棱两可时采用硬做的方式，变得越来越不现实。这个时候，可能真的需要慢下来，一点一点地做一些实质性的讨论和改变。


      参考资料：   《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》 16G519（新）、《 钢结构连接施工图示（ 焊接连 接 ） 》 15G909- 1、 《钢结构施工工艺指导手册》、《高层民用建筑钢结构技术规程》 JGJ 99-2015 

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      这个家伙什么也没有留下。。。

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