建筑钢结构节点分类及设计要点李湉

建筑钢结构节点分类及设计要点李湉

李湉

九冶建设有限公司第六分公司陕西712042

摘要：随着国家发展越来越好，科学技术水平不断提高，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。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。

关键词：建筑钢结构；节点分类；设计要点

引言

这几年在社会经济蓬勃发展的同时也带动了建筑行业的发展，人们对于建筑的要求也增加了不少，建筑行业在建设过程中要想建筑保证安全、可靠、持久的特性就必须从建筑结构节点上进行加固，建筑设计单位在施工之前需要对建筑钢结构节点设计进行完善，按照规定标准进行建筑钢结构节点的设计，从而提高建筑的质量和功能。对此笔者对于建筑钢结构设计提出一些见解。

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深化设计的重要性与必要性

深化设计是钢结构设计与施工中不可缺少的一个重要环节，它贯穿于设计和施工的全过程。提供施工二次详图，配合制定合理的施工方案，临时施工支撑设计，施工安全性分析，结构变形分析与控制，结构安装仿真等工作。对于提高设计和施工速度，施工质量，降低成本，保证施工安全等起着积极作用。施工二次详图的设计质量，直接影响着钢结构构件的制作和安装。尤其是现在，市场行情大多数工程处于边设计边施工阶段状态，工期比较紧迫，设计院一次图纸设计又不能配套完成。因此深化设计这一环节更是起着举足轻重的作用。钢结构的构件制作及安装必须有安装布置图及制作二次详图，施工二次详图要详细地设计钢结构的每一个构件，为钢结构制作单位和安装单位提供必要的，更为详尽的，便于进行施工操作的技术文件。通过图纸的深化设计，使复杂分散的节点细化成为有规律的、一目了然的施工图。使施工过程中每个构件的制作与安装都能顺利进行，使工程能够保质保量地完成。

3钢结构二次详图深化设计的主要内容、依据和目标

3.1深化设计的主要内容

（1）测算钢结构的总体情况，优化部分节点。（2）深化设计钢结构和土建工程连通部分的预埋组件。（3）深化设计支撑柱、连接梁构件。（4）深化设计钢结构工程的节点元件。（5）设计钢结构工程的附属设施和节点元件。

3.2深化设计的主要依据

（1）建筑工程施工招标文件和有关的技术材料。（2）原来已经设计完成的施工图纸和有关的技术材料。（3）招标文件和疑难技术问题解答的材料。（4）关系建筑工程钢结构施工设计的规范标准和其他材料。

3.3深化设计的主要目标

（1）对钢结构工程系统进行深化设计，要体现以下结果：二次详图目录、设计总体说明、钢结构工程结构元件清单、三维结构侧面布局示意图、平面结构示意图、钢结构所有基础元件和零部件的制作二次详图、其他深化设计目标。（2）二次详图深化设计要包括以下内容：二次详图目录，要标明二次详图的顺序号，元件的类别和型号、质量、数量，二次详图交付的时间和版本的顺序号；深化设计的总体说明，要包括钢结构工程的总体情况和设计标准，选择钢材、焊接的构件和附属材料的情况说明和根据；生产制造和安装施工的各种技术标准和有关情况；电焊处理、锈蚀处置和安装施工等各种工序的质量标准以及需要关注的特殊事项，二次详图所附的图表说明；结构元件清单，要详尽地说明钢结构工程设计安装所需要的各种基础元件和图纸的彼此联系及相关元件的基本情况；螺栓设计二次详图、平面布局示意图，要详细说明螺栓等基础元件的编号、设计部位、高度和施工安装情况等相关的内容；制作基础元件二次详图，要充分记录元件的细部、编号、材料性能图表、质量情况、电焊处理的标识、连通部位、锁口处、索引的图例，螺栓等元件的数量情况、位置标识、尺寸型号、轴线设计的区位、安装施工的部位和尺寸、图纸的题目、顺序号、版本改变的顺序号、二次详图提交的时间、生产制作的厂家和施工设计必须的其它资料；零部件二次详图，要详细说明零部件的大小、型号和安装部位。（3）深化设计步骤。钢结构的深化设计思路是，建立结构整体模型、现场拼装分段、加工制作分段、分解为构件与节点、结合工艺材料焊缝、深化设计二次详图。这个设计步骤，在专业软件的支持下，可以通过具体的实施步骤来完成二次详图的深化设计。（4）要达成深化设计目标由于深化设计是钢结构施工设计中的重中之重，所以根据项目施工要求要达到项目深化设计的目标。即总承包要协调各个分包的深化设计的流程，要根据施工具体要求控制进度，将审批等占用的时间规划到深化设计时间当中，以保证工期的顺利开展。当所有的深化设计工作完成以后，总承包企业将全部涉及到深化的部门组织起来，举行交底会议，从而有效避免施工现场出现返工现象。

结语

如今的建筑工程施工过程中，建筑钢结构节点的设计对于建筑整体的质量有着非常重要的作用，所以我们在今后的建设施工过程中必须更加重视建筑钢结构节点设计，整个建筑过程以建筑钢结构节点设计为基础，注重每个设计重点，从而提高建筑钢结构节点设计的整体质量。

参考文献:

[1]张宇鑫，刘海成，张星源.PKMP结构设计及应用[J].上海同济大学出版社，2018（06）.

[2]林同炎.结构概念和体系[J].北京中国建筑工业出版社，2016（05）.

[3]陈富生，邱国桦，范重.高层建筑钢结构设计[J].北京中国建筑工业出版社，2017（13）.