钢结构构件的截面形式、连接方式及制作

钢结构构件的截面形式


受拉构件的截面形式有许多种，钢结构构件的选用也可以从受力方面考虑。当受力较小时，可选用热轧型钢和冷弯薄壁型钢。当受力较大时，可选用由型钢或钢板组成的实腹式截面形式。当构件较长且受力较大时，可选用型钢组成的格构式截面形式。



只受弯矩作用或受弯矩与剪力共同作用的构件称为受弯构件。实际工程中，以受弯受剪为主但作用着很小的轴力的构件，也常称为受弯构件。结构中的受弯构件主要以梁的形式出现，通常受弯构件和广义的梁是指同一对象。按弯曲变形情况不同，构件可能在一个主轴平面内受弯，也可能在两个主轴平面内受弯。前者称为单向弯曲构件（梁），后者称为双向弯曲或斜弯曲构件（梁）。按支承条件的不同，受弯构件可分为简支梁、连续梁、悬臂梁等。按在结构体系传力系统中的作用不同，受弯构件分为主梁、次梁等。按截面形式和尺寸沿构件轴线是否变化，有等截面受弯构件和变截面受弯构件之分。在一些情况下，使用变截面梁可以节省钢材；但也可能会增加制作成本。按截面构成方式的不同，受弯构件可分实腹式截面和空腹式截面，前者又分为型钢截面与焊接组合截面。


采用型钢的受弯构件，通常使用工字钢（也称为I形钢）或截面宽高比较大（0.5～1.0）的宽翼缘工字钢（以下称H形钢）和槽钢等。工字钢与H形钢的材料在截面上的分布比较符合构件受弯的特点，用钢较省，因此应用普遍。槽钢翼缘较小，而且截面单轴对称，剪力中心在腹板外侧，绕截面对称轴弯曲时容易发生扭转，使用时常采用一定的措施，或使外力通过剪力中心，或者加强约束条件。





冷弯薄壁型钢也是经常用于受弯构件的型钢截面。在室温条件下加工成型的冷弯薄壁型钢，板壁都较薄，国内目前生产的主要在1.5～3.0mm的范围内，所以多用在承受较小荷载的场合下。例如房屋建筑中的屋面檩条和墙梁。





由于受到轧制设备的限制，当型钢规格不能满足受弯构件的要求、或考虑最大限度地节省钢材时，可采用焊接组合截面。焊接组合截面由若干钢板、或钢板与型钢连接而成。它的截面比较灵活，有的情况下可使材料的分布更容易满足工程上的各种需要。从而节省用钢。用3块钢板组成的工字形截面、4块钢板组成的箱形截面，以及由若于个箱室组成的多室箱形截面。在工程中应用也很广泛。





空腹式截面可以减轻构件的自重。在建筑结构中也方便了管道的通行，对外露的结构构件，有时还能起到空间韵律变化的作用。


除了钢构件外。有用钢筋混凝土和轧制型钢或焊接型钢构成的组合梁，其中作为建筑物楼面、桥梁桥面等的混凝土板。也作为梁的组成部分参与抵抗弯矩。






构件受到沿杆轴方向的压力（轴力）和绕截面形心主轴的弯矩作用，称为压弯构件。如果只有绕截面一个形心主轴的弯矩，称为单向压弯构件；绕两个形心主轴都有弯矩时，称为双向压弯构件。弯矩可以由偏心轴力引起时，这种情况称为偏压构件。建筑框架中的钢柱大多是典型的压弯构件；钢桁架中的弦杆和腹杆若比较粗短，加上端部有很强的转动约束时，也是压弯构件。压弯构件的截面形式按其组成方式区分，可以有型钢、钢板焊接组合截面或型钢与型钢、型钢与钢板的组合截面；以几何特征分，可以有开口截面，也可以有闭口截面，有双轴对称也有单轴对称截面；除了实腹式截面外，为了提高截面的抗弯刚度，还常常采用格构式截面。




钢结构构件的连接方式


01
柱与柱的连接——柱与柱的连接因柱的截面不同而采用的连接方式不同，如柱为H型钢柱可用高强螺栓连接或高强螺栓与焊接共同使用的混合连接，箱形截面柱多采用焊接。

02
柱与梁的连接——由梁截面多为H型钢梁，其与柱的连接可用高强螺栓连接、焊接和混合连接。


03
梁与梁的连接——梁与梁的连接可采用高强螺栓连接和焊接。