建筑钢结构节点分类及设计要点张萍

建筑钢结构节点分类及设计要点张萍

张萍李政

浙江省建工集团有限责任公司浙江杭州2100000

摘要：近年来随着我国经济水平不断提高，建筑行业得到了极大发展。建筑行业快速发展，建筑结构趋于复杂，钢结构在近些年来得到了广泛的运用，例如大型体育场馆、机场、会展中心、超高层建筑等。由于关系到建筑物整体的可靠性、安全性及经济性，工程在展开施工之前，钢结构设计是否合理成为工程成败的关键因素。本文从建筑钢结构设计原则入手，从选型、变形限值、构件以及节点设计等方面，对建筑钢结构设计要点进行论述，期望能对建筑钢结构设计合理性的提高起到一定的参考与借鉴作用。

关键词：建筑钢结构；设计；选型；要点

引言

随着我国经济水平的提高和科学技术水平的进步，在建筑行业中不断扩大了对于钢材料等建筑结构的应用范围和规模。人们对于建筑造型及规模不断的追求，结合钢材自身有很多优点，比如延展性好、抗震性能强、质量轻、强度高以及安装方便等，建筑钢结构得到越来越广泛的使用。尽管钢结构有很好的自身优势，但想要使钢结构在保证安全的前提下充分发挥并合理使用并不容易，对于设计人员来说，就要对其进行优化设计，对设计要点进行掌握。由于钢结构具有良好的延性和较高的质量，且安装施工十分方便，在现代建筑施工中被广泛的应用。在钢结构设计过程中，不仅要从结构整体出发，也要考虑细节，不能忽视节点的处理，连接节点的设计与建筑工程质量是息息相关的。这就要求建筑行业的设计以及施工人员要充分掌握连接节点的分类，以及钢结构节点设计的要点，才能更好的让钢结构在建筑施工中发挥其应有的作用，从而推动我国建筑行业的进步与发展。

1建筑钢结构节点分类

1.1刚性连接

当被连接件为悬臂梁或其转动刚度要求较高，此连接节点必须采用刚性连接。在刚性连接中，常用设计方法是弯矩由翼缘来承担，剪力由腹板承担，对于精确计算方法是以梁翼缘和腹板各自的截面惯性矩分配弯矩，腹板承担所有剪力。一般情况下腹板采用双角钢或端板连接，上下翼缘通过连接板与另一方向梁上下翼缘用螺栓连接。当在上翼缘铺盖钢格栅时，需对上翼缘采用带垫板的现场坡口焊进行连接。对于较小载荷的梁与柱刚性连接，可采用端板连接，轻型门式刚架中的连接节点常用端板连接，在此类连接中，梁上下翼缘及腹板均与端板焊接，用螺栓将端板与柱翼缘或腹板连接，但端板必须有足够刚度以抵抗梁塑性铰位置产生的弯矩，当端板足够厚时，可视为刚性连接，当厚度不足时，可视为是半刚性连接。焊缝根据外载荷的大小或梁翼缘板的厚度选择角焊缝或全熔透坡口焊。当荷载较小时，梁与梁刚接可采用双角钢与梁腹板连接，翼缘板用拼接板连接。

1.2铰接连接

通常使用双角钢，端板，单剪板，双剪板作为连接件，此情况下一般在加工厂将双角钢分别焊接在次梁腹板两侧，现场用螺栓把双角钢和主梁腹板相连。此时，仅焊缝群受偏心荷载作用，由于焊缝采用三面围焊，其承载力较大，因此当外荷载较大时，双角钢连接较为合理。当荷载较小时，端板连接简单可行，端板与梁端头或柱翼缘外皮工厂焊，现场用螺栓连接，端板达到一定刚度，可同时承受剪力和轴力。单剪板连接对于轻型次梁（槽钢）而言十分简便，单剪板与主梁一般采用螺栓连接或三面围焊，单剪板与次梁用螺栓连接，螺栓承受偏心荷载影响较大。当外荷载较大而螺栓单剪又不足以抵抗外荷载时，采用双剪板连接方式即可。单、双剪板连接适用于在主梁上无法紧固螺栓的场合。

2设计建筑钢结构的基本要点

2.1分析钢结构的适用性

在设计建筑结构前要充分分析工程项目的实际情况以及周边情况，以确定该建筑工程是否适合应用钢结构，保证钢结构的适用性，在一些规模较大的车间厂房，以及对于抗震性能的要求比较高的建筑中比较适合适用钢结构。同时设计方案要具有较好的可操作性，并充分考虑施工的成本，为施工单位创造更高的经济利润。

2.2对钢结构类型进行合理选择和布局

在建筑钢结构中，目前比较常见的形式有几种，即轻钢、框架、排架、网架、塔栀、索膜以及形式。在选择钢结构形式时要充分考虑施工的实际条件。比如在设计具有较大载荷的高层建筑时可以选择网架架构，而在对抗震要求较高的建筑中可以选择SＲC钢骨砼柱以及钢筋混凝土等结构。在设计时还要需要充分考虑建筑所处的环境条件，如有冬季降雪量较大的情况时应在结构设计中保证其荷载能够达到实际需要。对于大跨度的建筑结构，在设计时要合理布置其拉索或者支撑物，防止出现坍塌等问题。在对钢结构型式进行设计选择时要全面考虑其受力情况，并保证其受力分布均匀。

2.3充分分析并计算钢结构的变形极值

在选择钢桁架作为抗侧力结构进行设计时要注意控制钢结构在地震以及风力影响下的位移情况，从而提高钢结构性能，保证施工的质量以及效率。

2.4选择结构体系

倘若建筑层数不足6层的话，可以将框架体系进行选择，对于建筑层数高于6层时，可以将框架———混凝土剪力墙支撑体系进行选择，也可以将框架支撑体系进行应用。一般来说，建筑物的层数高一些，都会将双重结构体系进行应用。现阶段，框架柱的类型有三种：①钢骨混凝土柱；②H型钢柱；③钢骨混凝土柱以及钢管混凝土柱，其中第三种是组合型的，但是这种组合柱通常对于规模不大的多层、高层建筑特别适合，能够使材料的使用减少，从而使利润增加。在地震出现时，延展性好一些，地震力就要大一些，相反，地震力就要小一些。因为剪力墙的延展性与钢支撑进行比较，前者低一些，所以从抗震性来看，钢支撑结构要好一些。在实际使用时，要结合建筑特点，对结构体系进行选择。

2.5控制钢结构截面

在钢结构的类型、体系选择完成时，要对建筑物的构件截面进行估算，主要根据荷载、轴力、剪力以及弯矩等对建筑物的梁、柱、支撑尺寸等进行估算。按照规范要求的宽厚比、高厚比、长细比等规定，结合工程的实际要求，例如净高要求，空间要求等合理选择梁、柱等截面。2.6柱脚的设计（1）埋入式柱脚。埋入式柱脚是将钢柱按要求固定在钢筋混凝土基础或基础梁中，然后浇灌混凝土，形成刚性固定基础。设计时假定：柱的轴心压力由埋在混凝土中的柱脚底板直接传给钢筋混凝土基础或基础梁；弯矩由焊在翼缘上的栓钉传给钢筋混凝土基础或基础梁或者由柱翼缘传给混凝土；柱脚水平剪力由埋入混凝土的钢柱的翼缘与基础或基础梁的混凝土的承压力来传递；不考虑埋入的柱脚与混凝土的摩擦力和粘结力。（2）外包式柱脚。外包式柱脚是将柱脚用钢筋混凝土包起来，其中钢筋混凝土包脚高度、截而尺寸和箍筋配置对柱脚的内力传递和恢复力特性有重要作用。H型钢柱的包脚高度可取为柱截而高度的2.2～2.7倍。其内力的传递一般采用以下假定：轴力压力由钢柱柱脚底板直接传给钢筋混凝土基础或墓础梁；弯矩由钢柱翼缘抗剪栓钉先传给钢筋混凝土，再传给基础或基础梁；水平剪力可山底板和混凝土之间的摩擦抵消一部分，再由包脚混凝土和水平箍筋同共承担。

结语

现阶段，国内乃至全世界住宅建筑发展的趋势就是钢结构建筑，这是由于钢结构与其它结构进行比较，有着特殊的优势，比如强度、抗震以及效率等。因此，在实际设计时，要从不同角度，对钢结构设计要点进行掌握，结合钢结构自身的质量以及稳定性得以有效保证。

参考文献：

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