钢结构梁柱节点连接设计方法
浅谈钢结构梁柱节点连接设计方法
摘要：随着社会的发展与进步，重视钢结构梁柱节点连接设计方法对于现实生活具有重要的意义。本文主要介绍钢结构梁柱节点连接设计方法的有关内容。
关键词：钢结构；节点连接；设计方法；梁柱节点；
中图分类号：tu391文献标识码： a 文章编号：
引言
钢结构连接节点设计是钢结构整个设计工作中的一个重要的环节,连接节点的设计是否安全, 对保证钢结构的整体性和可靠度、对制造安装的质量和进度和对整个建设周期和成本都有着直接的
影响。
一、钢结构梁柱节点的基本特征
在钢结构设计时，对于钢结构的连接形式在计算模型中的确定是钢结构计算、设计必须首先解决的问题，其次要明确传力途径，然后才能将整个结构受力模型简化出来用软件进行分析计算。按照传力特征不同，节点分刚接、铰接和半刚性连接。
( 1) 铰接连接节点，具有很大的柔性。钢梁仅在腹板处采用高强螺栓连接，上、下翼缘无需进行现场焊接。采用铰接时构造简单，使现场安装程序大为简化，现场作业量大大减小，现场安装可以不受天气及季节的影响，钢结构的安装速度大大提高。但是，铰接连接刚度和耗能性能差，对于结构抗风、抗震不利。
( 2) 刚性连接节点，具有较高的强度和刚度。其特点是受力性
钢框架梁柱连接节点构造
钢框架梁柱连接节点构造，图文并茂 2015-11-27 09:41 专业分类：建筑结构浏览数：23759 1. 梁与柱的连接 梁与柱刚性连接的构造，形式有三种。 （1）梁翼缘、腹板与柱均为全熔透焊接，即全焊接节点； （2）梁翼缘与柱全熔透焊接，梁腹板与柱螺栓连接，即栓焊混合节点； （3）梁翼缘、腹板与柱均为螺栓连接，即全栓接节点； 上图为三种梁柱刚性连接节点 梁与柱刚性连接的构造
（1）工字形梁与工字形柱或箱形柱刚性连接的细部构造: 上图为梁与柱刚性连接细部构造 （2）工字形柱和箱形柱通过带悬臂梁段与框架梁连接时，构造措施有两种：a、悬臂梁与梁栓焊混合节点；b、悬臂梁与梁全栓接节点。
上图为柱带悬臂梁段与梁连接
最新主次梁钢结构设计
主次梁连接节点设计 1 由于所有的次梁截面都相同，选取荷载较大的次梁节点进行验算。 2 楼面荷载 3 Q G V V V 4.12.1max += 4 kN 65.7125.264.1085.292.1=?+?= 5 屋面荷载 6 Q G V V V 4.12.1max += 7 kN 45.4675.34.1335.342.1=?+?= 8 设计指标： 9 所以选取最大的楼面荷载进行计算，kN V 65.71max =。 10 主次梁连接为铰接，腹板连接采用8.8级M20高强螺栓，采用摩擦型连接，摩擦11 面采用喷砂处理，kN P 125,45.0==μ，连接板双面连接（2=f n ）。 12 次梁腹板：22/125,/215,5.6mm N f mm N f mm t v ===； 13 焊缝：角焊缝2/160mm N f w f =。 14 设计假定： 15 次梁梁端剪力：kN V 65.71=。 16 设计计算： 17 1) 螺栓布置 18 安装缝隙mm f 15=，切角mm b 25=，主次梁间隙mm d 01=。 19 螺栓至连接板端部的距离mm d b 4422220=?=≥，取mm c 45=；螺栓至连接板20 边缘的距离mm d d 335.10=≥，取mm d 35=；螺栓间距mm d c 6630=≥，取21 mm c 70=。 22 2) 螺栓抗剪验算 23 单个螺栓受剪承载力设计值为：（双连接板2=f n ） 24 kN P n N f R b V 25.10112545.029.0=???==μα 25
由剪力确定所需的螺栓数为： 26 7.025.10165.71===b V N V n ，取3=n ，双排布置。 27 剪力作用的偏心距为： 28 mm e 5.14435102199=++= 29 螺栓群所承担的弯矩为： 30 m kN Ve M e ·35.10105.14465.713=??==- 31 在梁端剪力作用下单个螺栓所受的剪力为： 32 kN n V N V 88.23365.71=== 33 在偏心弯矩Ve M e =作用下，边行受力最大的一个高强度螺栓所受的剪力为： 34 kN y y M N i e M 93.73702701035.10232max =???==∑ 35 在剪力和偏心弯矩共同作用下，边行受力最大的一个高强螺栓所受的剪力为： 36 22max )()(M V N N N += 37 kN N kN b V 25.10103.2688.2335.1022=<=+= 38 满足要求。 39 40 3) 主梁加劲肋厚度 41 mm t t w c 5.6==，取mm b mm t s 3.6)152/()10199(15/7=?-=>=（满足要求） 42 mm a mm t c 83.512/7012/7==>=（满足要求） 43 4) 主梁加劲肋的连接焊缝计算 44 按构造要求f h ： 45 mm t h 6.5)14,9,7max(5.15.12 1max min ===（加劲肋与柱梁腹板、翼缘相连） 46 mm t h 4.872.1)14,9,7m in(2.12.1min max =?=== 47 角焊缝尺寸取mm h f 6=。 48 验算焊缝强度： 49 焊缝长度： 50 mm b t h l f f 418)2514(2496)(21=+?-=+-=主梁 51
主次梁钢结构设计
主次梁连接节点设计 由于所有的次梁截面都相同，选取荷载较大的次梁节点进行验算。 楼面荷载 Q G V V V 4.12.1max += kN 65.7125.264.1085.292.1=?+?= 屋面荷载 Q G V V V 4.12.1max += kN 45.4675.34.1335.342.1=?+?= 设计指标： 所以选取最大的楼面荷载进行计算，kN V 65.71max =。 主次梁连接为铰接，腹板连接采用8.8级M20高强螺栓，采用摩擦型连接，摩擦面采用喷砂处理，kN P 125,45.0==μ，连接板双面连接（2=f n ）。 次梁腹板：22/125,/215,5.6mm N f mm N f mm t v ===； 焊缝：角焊缝2/160mm N f w f =。 设计假定： 次梁梁端剪力：kN V 65.71=。 设计计算： 1) 螺栓布置 安装缝隙mm f 15=，切角mm b 25=，主次梁间隙mm d 01=。 螺栓至连接板端部的距离mm d b 4422220=?=≥，取mm c 45=；螺栓至连接板边缘的距离mm d d 335.10=≥，取mm d 35=；螺栓间距mm d c 6630=≥，取mm c 70=。 2) 螺栓抗剪验算 单个螺栓受剪承载力设计值为：（双连接板2=f n ） kN P n N f R b V 25.10112545.029.0=???==μα 由剪力确定所需的螺栓数为： 7.025 .10165.71===b V N V n ，取3=n ，双排布置。
剪力作用的偏心距为： mm e 5.14435102 199=++= 螺栓群所承担的弯矩为： m kN Ve M e ·35.10105.14465.713=??==- 在梁端剪力作用下单个螺栓所受的剪力为： kN n V N V 88.233 65.71=== 在偏心弯矩Ve M e =作用下，边行受力最大的一个高强度螺栓所受的剪力为： kN y y M N i e M 93.73702701035.10232max =???==∑ 在剪力和偏心弯矩共同作用下，边行受力最大的一个高强螺栓所受的剪力为： 22m a x )()(M V N N N += kN N kN b V 25.10103.2688.2335.102 2=<=+= 满足要求。 3) 主梁加劲肋厚度 mm t t w c 5.6==，取mm b mm t s 3.6)152/()10199(15/7=?-=>=（满足要求） mm a mm t c 83.512/7012/7==>=（满足要求） 4) 主梁加劲肋的连接焊缝计算 按构造要求f h ： mm t h 6.5)14,9,7max(5.15.12 1max min ===（加劲肋与柱梁腹板、翼缘相连） mm t h 4.872.1)14,9,7min(2.12.1min max =?=== 角焊缝尺寸取mm h f 6=。 验算焊缝强度： 焊缝长度： mm b t h l f f 418)2514(2496)(21=+?-=+-=主梁 mm h mm h l l f f f w 36060406624182=>=?-=-= 3224.2307706 40667.0267.02mm l h W w f w =???=?=
钢结构安装注意事项及识图方法
钢结构识图方法 识图方法 一、投影及三视图 三视图：正视图（上左）、侧视图（上右）、俯视图（下） 三视图在使用是不一定完整，可能只出现其中两个。 有剖视符号的情况下，按照符号所示方向看物体，无剖视符号时，一般习惯的看图方向是： 侧视图在正视图的右侧时，表示是站在正视图中物体的右侧向左看； 侧视图在正视图的左侧时，表示是站在正视图中物体的左侧向右看； 俯视图表示从上向下看到的正视图中的物体 看图方向的正确至关重要，决定了装配方向的正确与否，由于详图绘制人员的个体差异，选择表达方式上会有所差异，需要在图面上相互印证，如有不一致处及时和制图人员沟通确认。 二、剖面符号和断面符号 1.断面符号 表示从符号处剖开看到的断面，不表示断面后方的其他东西； 2.剖面符号 表示从符号处剖开看到的断面及断面后方的其他东西； 3.在钢构详图中，断面符号和剖面符号使用上有些随意，是因为功能上比较接 近，着重表达的是看物体的方向。 看物的方向是从粗线朝文字的方向看。粗线表示人的眼睛，文字表示看的朝向。
三、索引符号及节点符号 1.不带剖视方向的索引 左边为索引，右边为对应的节点，表示将圈画中的部分放大绘制细节。中的字母a表示参看节点，底下的“—”表示“在本图中”，如果节点详图不在本图中，就写对应的图纸编号，比如“详图-09”或“09”等。 有时也直接索引出来后直接放大，不用到节点符号，如下图： 2.带剖视符号的索引 与剖(断)面符号类似，看物的方向是从粗线朝细线的方向看。粗线表示人的眼睛，细线表示看的朝向。 四、对称符号
五、 焊缝符号 * 1. 焊缝基本符号（常用）：表示焊缝横截面形状的符号 序号 名称 示意图 符号 1 卷边焊缝 2 I 形焊缝 3 V 形焊缝 4 单边V 形焊缝 5 带钝边V 形焊缝 带钝边单边V 形焊缝 6 角焊缝 7 塞焊缝或槽焊缝 2. 辅助符号：表示焊缝表面形状特征的符号 序号 名称 示意图 符号 说明 1 平面符号 焊缝表面齐平 （一般通过加工）
钢结构常见的几种梁柱刚性连形式
钢结构常见的几种梁柱刚性连形式(1)梁与柱刚性连接的构造形式有三种，如图所示： (2)梁与柱的连接节点计算时，主要验算以下内容： ①梁与柱连接的承载力 ②柱腹板的局部抗压承载力和柱翼缘板的刚度 ③梁柱节点域的抗剪承载力 (3)梁与柱刚性连接的构造 ①框架梁与工字形截面柱和箱形截面柱刚性连接的构造:
框架梁与柱刚性连接 ②工字形截面柱和箱形截面柱通过带悬臂梁段与框架梁连接时，构造措施有两种： 柱带悬臂梁段与框架梁连接 梁与柱刚性连接时，按抗震设防的结构，柱在梁翼缘上下各500mm的节点范围内，柱翼缘与柱腹板间或箱形柱壁板间的组合焊缝，应采用全熔透坡口焊缝。 (4)改进梁与柱刚性连接抗震性能的构造措施 ①骨形连接
骨形连接是通过削弱梁来保护梁柱节点。 骨形连接 梁端翼缘加焊楔形盖板 在不降低梁的强度和刚度的前提下，通过梁端翼缘加焊楔形盖板。 (5)工字形截面柱在弱轴与主梁刚性连接
当工字形截面柱在弱轴方向与主梁刚性连接时，应在主梁翼缘对应位置设置柱水平加劲肋，在梁高范围内设置柱的竖向连接板，其厚度应分别与梁翼缘和腹板厚度相同。柱水平加劲肋与柱翼缘和腹板均为全熔透坡口焊缝，竖向连接板与柱腹板连接为角焊缝。主梁与柱的现场连接如图所示。 2梁与柱的铰接连接 (1)梁与柱的铰接连接分为：仅梁腹板连接、仅梁翼缘连接： 仅梁腹板连接仅梁翼缘连接
柱上伸出加劲板与梁腹板相连梁与柱用双盖板相连 （2）柱在弱轴与梁铰接连接分为：柱上伸出加劲板与梁腹板相连、梁与柱用双盖板相连 柱的拼接节点一般都是刚接节点，柱拼接接头应位于框架节点塑性区以外，一般宜在框架梁上方1.3m左右。考虑运输方便及吊装条件等因素，柱的安装单元一般采用三层一根，长度10～12m左右。根据设计和施工的具体条件，柱的拼接可采取焊接或高强度螺栓连接。 按非抗震设计的轴心受压柱或压弯柱，当柱的弯矩较小且不产生拉力的情况下，柱的上下端应铣平顶紧，并与柱轴线垂直。柱的25％的轴力和弯矩可通过铣平端传递，此时柱的拼接节点可按75％的轴力和弯矩及全部剪力设计。抗震设计时，柱的拼接节点按与柱截面等强度原则设计。 非抗震设计时的焊缝连接，可采用部分熔透焊缝，坡口焊缝的有效深度不宜小于板厚度的1/2。有抗震设防要求的焊缝连接，应采用全熔透坡口焊缝。
钢结构的符号表示法要点
钢结构的符号表示法 在钢结构工程中，不管是建造单层轻钢门式结构的厂房，还是网架工程，都要预先绘制出能够完整表达这些建筑物的图样，然后才能按此图样进行施工活动，这个图样就是建筑工程图，它是建筑工程上通用的技术语言。在钢结构工程中，为了把许多局部构造和施工要求表达清楚，往往对建筑的细部、零部件等用较大的比例画出来，这种图样就是施工详图。 对钢结构工程进行质量控制，就要首先对详图上的标注符号有一个明确的了解。 一、尺寸线与投影 １尺寸线的标注 钢结构详图的尺寸由尺寸线、尺寸界线、尺寸起止符号所组成。尺寸单位除标高以ｍ为单位外，其余尺寸均以ｍｍ为单位，且尺寸标注时不再书写单位。钢结构构件详图中的尺寸线，一个构件基本上为三道尺寸线，由内向外依次是加工尺寸线、装配尺寸线和安装尺寸线，如图１。 图1构件详图的尺寸标注 但是当详图中构件图形相同，仅零件布置或构件长度不同时，也可用一个构件图形及多道尺寸线来表示１、２、３等多个构件，但最多不得超过５个。 当构件图形相同，仅零件布置或构件长度不同时，可用一个构件图形及多道尺寸线来表示Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ等多个构件，但是最多不能超过５个。 ２符号及投影 在钢结构详图上，常用的符号主要有剖面符号、剖切符号、对称符号等，同时还有利用自然投影表示构件的上下位置及侧面的图形，如图２所示。
图２剖面剖切及投影 １—剖面符号２—剖切符号３—右侧投影４—上侧投影５—对称符号６—断开符号 在图２中，用粗实线表示构件主视图中无法看到或表达不清楚的截面形状及投影层次关系的符号则称为剖面符号，编号所用的字体应比详图中的数字粗大一号，如图２中的１。在图中，用粗线只表示剖切处的截面形状而不作投影的符号称作剖切符号，如图２中的２。图２中的５，因构件图形是中心对称的，所以只画出该图形的一半，并在其对称轴线上标注出的符号称为对称符号。 图３是一种连接符号。当构件Ｂ与构件Ａ只有一端不相同时，则可在构件Ａ图形上某一位置加旗号连接符号，再将构件Ｂ中与构件Ａ不同的部位以连接 符号为基线绘出来，成为构件Ｂ。 图３连接符号 １—构件Ａ２—连接符号３—构件Ｂ 二、焊缝符号表示法 １基本规定 （１）焊缝符号表示的准则 在制图时，焊缝符号的绘制方法，不是以焊缝的形式进行放大或缩小，而是以简便易行，能形象化地、清晰地表达出焊缝形式的特征为准则。根据这个准则，焊缝基本符号的画法主要是： １）Ｖ形坡口、Ｖ形坡口的Ｖ形符号夹角一律为９０°，与坡口的实际角度及根部间隙的大小无关； ２）单边形坡口焊缝符号的垂线一律在左侧，斜线或曲线在右侧，不随实际焊缝的位置状态而改变；３）角焊缝符号的垂线亦一律在左侧，斜线在右侧，与斜缝的实际状态无关。 （２）焊缝的指引线
钢结构梁柱连接详图
5.方茴说：“那时候我们不说爱，爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。我们只说喜欢，就算喜欢也是偷偷摸摸的。” 6.方茴说：“我觉得之所以说相见不如怀念，是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛，而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。” 7.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。 8.这些孩子都很活泼与好动，即便吃饭时也都不太老实，不少人抱着陶碗从自家出来，凑到了一起。 9.石村周围草木丰茂，猛兽众多，可守着大山，村人的食物相对来说却算不上丰盛，只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。 1 ．铰接连接 （ 1 ）梁支承于柱顶时 图 6 - 45 所示为梁支承于柱顶的典型柱头构造。梁端焊接一端板（亦即梁的支承加劲肋），端板底部伸出梁的下翼缘不超过端板厚度的 2 倍。依靠端板底部刨平顶紧于柱的顶板而将梁的端部反力传给柱头。左右两梁端板间用普通螺栓相连并在其间设填板，以调整梁在加工制造中跨度方向的长度偏差。梁的下翼缘板与柱顶板间用普通螺栓相连以固定梁的位置。这种支承方式基本上使柱中心受压，可用于轴压柱的柱头构造设计。柱顶顶板用以承受由梁传下来的压力并均匀传递给整个柱截面，因而顶板必须具有一定的刚度，通常取厚度：t=20~30mrn ，不需计算。为了不使柱顶部腹板受力过分集中，在梁的端板下的柱腹板处可设置加劲肋。顶板与柱顶用角焊缝连接，并假定由此角焊缝传递全部荷载，焊脚尺寸通过计算确定。当柱腹板处设有加劲肋时，柱顶顶板焊缝的这种计算偏于保守，因这时大部分荷载将由加劲肋传递。加劲肋的连接需经计算。加劲肋顶部如刨平顶紧于柱顶板的底面，此时与顶板的焊缝按构造设置，否则其与顶板的连接角焊缝应按传力需要计算。加劲肋与柱腹板的竖向角焊缝连接要按同时传递剪力和弯矩计算，剪力为由加劲肋顶部传下之力，此力作用于每边加劲肋顶部的中点，对与柱腹板相连的竖向角焊缝有偏心而产生弯矩，参阅图 6-45 （ a ）右图。 图 6-5 （ b ）示一格构式柱的柱头构造，要注意的是：为了保证格构式柱两分肢受力均匀，不论是缀条柱或缀板柱，在柱顶处应设置端缀板，并在两分肢的腹板处设竖向隔板。 当梁传给柱身的压力较大时，也可采用如图 6 -45 （c）所示构造，梁端加劲肋对准柱的翼缘板，使梁的强大端部反力通过梁端加劲肋直接传给柱的翼缘，梁底可设或不设狭长垫板。但需注意，当两梁传给柱的荷载不对称时（如左跨梁有可变荷载，右跨无可变荷载），采用这种形式柱头的柱身除按轴心受压构件计算外，还应按压弯构件（偏心受压）进行验算。 （ 2 ）梁支承于柱顶的两侧时 侧面连接时最常用的柱头构造如图 6-46 所示。梁端设端板，端板底面刨平顶紧支承于早已焊在柱身的托板上，托板一般采用厚钢板（厚 20-30mm ）或大号角钢。要按所传压力验算端板的承压面积和托板与柱身的角焊缝连接，在后者的计算中，还应把反力适当加大（如加大 25 ％ 1.“噢，居然有土龙肉，给我一块！” 2.老人们都笑了，自巨石上起身。而那些身材健壮如虎的成年人则是一阵笑骂，数落着自己的孩子，拎着骨棒与阔剑也快步向自家中走去。
钢结构连接方式的选择
钢结构连接形式介绍与选择 在设计钢结构工程时，构件与构件之间需要进行有效的连接，以形成一个整体，对于构件之间连接的形式，则有很多的方式可以选择。如何在各种连接节点中选择合理的连接方式，这通常是一个容易模糊的设计盲点，因此在此作一些介绍，以强化钢结构设计概念。 一、连接形式 钢结构中连接节点可分为刚性节点、半刚性节点和铰接节点三种形式，设计时应根据节点的位置及其所要求的强度和刚度，合理确定节点的形式、连接方式、细部构造及其计算方法。 连接形式 刚性节点半刚性节点铰接节点 设计中不考虑此 种节点 在工程实践中，如何判别一个节点属于刚性、半刚性或铰接连接主要是看其转动刚度，刚性连接应不会产生明显的连接夹角变形，即连接夹角变形对结构抗力的减低应不超过5%。通常定义，连接对于转动约束达到理想刚接的90%以上的连接，可视为刚接；在外力作用下，柱梁轴线夹角的改变量达到理想铰接的80%以上的连接视为铰接。采用理想较接的假定，意味着梁与柱之间没有弯矩的传递，用较连在一起的梁和柱将互相独立的转动。 这里用柱脚来具体解释下刚接与铰接的区别。 能抵抗弯矩作用的柱脚称为刚性柱脚，相反不能抵抗弯矩作用的柱脚称为铰接柱脚，刚接与铰接的区别在于是否能传递弯矩，从实际看，如果锚栓在翼缘外侧，就是刚接，如果在翼缘内侧，就是铰接。这两种柱脚的区别就是对侧移的控制，也就是有吊车荷载的单层工业厂房，因为吊车对侧移比较敏感，而且侧移过
大会造成吊车卡轨的现象，且门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS 102:2002）中3.4.2条规定，刚架柱顶位移设计值的限值，无吊车且采用轻型钢墙板时是h/60，有吊车且吊车仅由地面操作时是h/180，所以把柱脚设计成刚性柱脚，抵抗其侧位移。 在设计中为简化计算，一般均按完全刚接或理想铰接来考虑，因此，半刚性 节点在此不做赘述。 二、连接方式 连接根据使用材质不同可分为铆接、螺栓连接和焊接三种方式。 1. 铆接 铆接是通过在构件上打孔，然后用铆钉、铆板将构件连接，因其构造复杂， 连接方式 铆接 螺栓连接 焊接 普通螺栓 高强度螺栓 C 级 A 、B 级 摩擦型 承压型
钢结构节点详图制图方法的探索
钢结构节点详图制图方法的探索 1 引言 节点是钢结构设计中的重要组成部分，独立的钢结构构件通过节点连接形成结构。因此在钢结构施工图设计中节点详图也占据了很大的比例。然而，传统钢结构节点详图的绘制存在大量的重复工作。笔者作为一名钢结构设计人员，针对上述问题，经过长期探索，特此提出一种新的制图方法：“示意图+表格”，经实践检验证明该方法简捷、明确。 2 传统节点详图做法 通常的节点设计包括柱脚节点、柱柱拼接节点、梁柱节点、梁梁节点等。节点详图中所反映的是与钢结构构件连接相关的所有信息，其中包括构件截面、构件相对位置、连接方式、焊缝形式、焊角尺寸、螺栓种类、螺栓数量、开孔位置、孔径大小、节点板尺寸、节点板厚度、加强板尺寸等。如图1所示： 14a
1-1 图1 传统梁柱节点图 图1是用传统做法完成的一个梁柱节点图。梁柱都是H型钢，通过栓焊混合的方式进行连接。图中包含了所有与此连接相关的信息，将这种连接方式反映得很清楚。但是这个图只反映了某一特定位置的连接信息，如果在其它位置相同的连接形式下，图中任何参数发生变化，就会产生出新的节点图。 虽然通常钢结构设计过程中最后都要做标准化设计，但是出于工程造价等因素的考虑一般情况下不会将构件形式和截面尺寸归并得太过统一，而且即使是相同的构件由于受力情况不同其节点设计也要做出相应的调整，所以就加大了节点详图绘制的工作量。尽管在实际绘制过程中制图人员可以通过复制已完成的类似图形并加以修改来减少工作量，但是当需要修改的内容较多时操作起来也难免会有疏漏而致使详图发生错误。所以每次的钢结构施工图绘制过程中节点详图的绘制都要花费很多的时间和精力。 3 节点详图新制图方法
钢结构二次深化设计-经验总结
钢结构二次设计 1．钢结构二次设计： 钢结构二次设计就是将施工图设计图纸转换为钢结构加工和安装的施工图纸。其主要内容包括如下： （1）构件布置图的绘制：按业主提供的施工图设计图纸，标识构件、节点编号，构件、节点所在图纸，加工和安装的技术要求。 （2）节点设计图：根据BINE提供的设计规范和构件型号确定构件之间的 连接详图，包括连接型式、螺栓规格、数量，定位，焊缝尺寸、型式、节点板尺寸。 （3）绘制车间加工图：按照构件布置图和节点设计图，以确定各组成件的型号、加工尺寸，孔规格及相互位置关系，焊缝尺寸，以便于车间加工。 （4）编制节点设计依据的计算书：根据概念设计图纸所给定的力或按设计规范确定的载荷，进行节点连接的强度计算，为连接设计提供计算依据。 上述二次设计的工作过程中，提供节点设计和计算书是二次设计工作的重要环节。 2． 钢结构连接设计 2.1 钢结构节点的连接型式： 按构件受力方式可分为单剪（铰接）连接、轴力连接、弯矩（刚接）连接，扭矩连接，组合连接等。 按构件的连接方式可分为单板连接，双板连接，单角钢连接，双角钢连接，端板连接。 按构件与构件间的连接可分为梁-梁连接，梁-柱连接及其分别带有水平支撑和垂直支撑的连接，柱拼接(包括大小柱的拼接)。 2.2 钢结构连接节点的设计要求 钢结构的节点设计应满足承载力的要求，还应具有必要的延展性，避免应力集中和过大的约束应力。同时，便于加工和安装，满足加工工艺性要求。应该注意节点的合理构造，符合经济性要求。此外还必须适应岭澳二期核电的钢结构施工要求。 岭澳二期核电工程对钢结构的加工和安装要求决定了钢构件的连接方式，由
于加工车间的焊接易于保证焊缝质量，而大批量的钢构件仅适于车间加工才能保证工程进度的要求，同时便于现场安装方便快速，因此决定了在钢结构的节点设计中，构件与构件间的连接要尽可能使用螺栓连接，除非在那些使用螺栓连接将使整个节点变得非常复杂或者被连接构件的尺寸较小、无足够的空间布置一定数量的螺栓，而采用现场焊接的连接设计。此外，对于和预埋件相连接的构件，为使其连接方便，并且便于处理预埋件定位偏差造成的影响，宜采用现场焊接。同时为便于钢构件和混凝土的固定或在浇筑混凝土时遗漏预埋件的情形下，采用HILTI膨胀螺栓连接。 2.3 钢结构连接节点的设计方法 钢结构连接中最基本的连接型式为铰接连接、刚性连接、支撑连接及柱拼接，以下就各连接型式的特点分别说明。 (1) 铰接连接 板板厚，可承受剪力和轴向力的组合荷载。同时，对于主次梁斜交连接的场合下，端板连接在加工工艺性上的优点比双角钢连接更好。
钢结构节点
1.梁与柱的刚性连接 (1)梁与柱刚性连接的构造形式有三种，如图所示： (2)梁与柱的连接节点计算时，主要验算以下内容： ①梁与柱连接的承载力 ②柱腹板的局部抗压承载力和柱翼缘板的刚度 ③梁柱节点域的抗剪承载力 (3)梁与柱刚性连接的构造 ①框架梁与工字形截面柱和箱形截面柱刚性连接的构造: 框架梁与柱刚性连接 ②工字形截面柱和箱形截面柱通过带悬臂梁段与框架梁连接时，构造措施有两种： 柱带悬臂梁段与框架梁连接
梁与柱刚性连接时，按抗震设防的结构，柱在梁翼缘上下各500mm的节点范围内，柱翼缘与柱腹板间或箱形柱壁板间的组合焊缝，应采用全熔透坡口焊缝。 (4)改进梁与柱刚性连接抗震性能的构造措施 ①骨形连接 骨形连接是通过削弱梁来保护梁柱节点。 骨形连接 梁端翼缘加焊楔形盖板 梁端翼缘加焊楔形盖板 在不降低梁的强度和刚度的前提下，通过梁端翼缘加焊楔形盖板。 (5)工字形截面柱在弱轴与主梁刚性连接 当工字形截面柱在弱轴方向与主梁刚性连接时，应在主梁翼缘对应位置设置柱水平加劲肋，在梁高范围内设置柱的竖向连接板，其厚度应分别与梁翼缘和腹板厚度相同。柱水平加劲肋与柱翼缘和腹板均为全熔透坡口焊缝，竖向连接板与柱腹板连接为角焊缝。主梁与柱的现场连接如图所示。 2梁与柱的铰接连接
(1)梁与柱的铰接连接分为：仅梁腹板连接、仅梁翼缘连接： 仅梁腹板连接仅梁翼缘连接 柱上伸出加劲板与梁腹板相连梁与柱用双盖板 相连 （2）柱在弱轴与梁铰接连接分为：柱上伸出加劲板与梁腹板相连、梁与柱用双盖板相连 柱的拼接节点一般都是刚接节点，柱拼接接头应位于框架节点塑性区以外，一般宜在框架梁上方1.3m左右。考虑运输方便及吊装条件等因素，柱的安装单元一般采用三层一根，长度10～12m 左右。根据设计和施工的具体条件，柱的拼接可采取焊接或高强度螺栓连接。 按非抗震设计的轴心受压柱或压弯柱，当柱的弯矩较小且不产生拉力的情况下，柱的上下端应铣平顶紧，并与柱轴线垂直。柱的25％的轴力和弯矩可通过铣平端传递，此时柱的拼接节点可按75％的轴力和弯矩及全部剪力设计。抗震设计时，柱的拼接节点按与柱截面等强度原则设计。 非抗震设计时的焊缝连接，可采用部分熔透焊缝，坡口焊缝的有效深度不宜小于板厚度的 1/2。有抗震设防要求的焊缝连接，应采用全熔透坡口焊缝。
钢结构常用表示
GJ钢架；GL钢架梁或GJL钢架梁；GZ钢架柱或GJZ钢架柱；XG系杆；SC水平支撑；YC隅撑；ZC柱间支撑；LT檩条；TL托梁；QL墙梁；GLT刚性檩条；WLT屋脊檩条；GXG刚性系杆；YXB压型金属板；SQZ 山墙柱；XT斜拉条；MZ门边柱；ML门上梁；T拉条；CG撑杆；HJ 桁架；FHB复合板；YG压杆或是圆管（从材料表中分别）；XG系杆；LG拉管；QLG墙拉管；QCG墙撑管；GZL直拉条；GXL斜拉条； GJ30-1跨度为30m的门式刚架，编号为1号 一.钢结构 1钢结构设计制图分为钢结构设计图和钢结构施工详图两阶段。 2钢结构设计图应由具有设计资质的设计单位完成，设计图的内容和深度应满足编制钢结构施工详图的要求；钢结构施工详图（即加工制作图）一般应由具有钢结构专项设计资质的加工制作单位完成，也可由具有该项资质的其他单位完成。 注：若设计合同未指明要求设计钢结构施工详图，则钢结构设计内容仅为钢结构设计图。 3钢结构设计图 1）设计说明：设计依据、荷载资料、项目类别、工程概况、所用钢材牌号和质量等级（必要时提出物理、力学性能和化学成份要求）及连接件的型号、规格、焊缝质量等级、防腐及防火措施； 2）基础平面及详图应表达钢柱与下部混凝土构件的连结构造详图；3）结构平面（包括各层楼面、屋面）布置图应注明定位关系、标高、
构件（可布置单线绘制）的位置及编号、节点详图索引号等；必要时应绘制檩条、墙梁布置图和关键剖面图；空间网架应绘制上、下弦杆和关键剖面图； 4）构件与节点详图 a）简单的钢梁、柱可用统一详图和列表法表示，注明构年钢材牌号、尺寸、规格、加劲肋做法，连接节点详图，施工、安装要求。 b）格构式梁、柱、支撑应绘出平、剖面（必要时加立面）、与定位尺寸、总尺寸、分尺寸、分尺寸、注明单构件型号、规格，组装节点和其他构件连接详图。 4钢结构施工详图 根据钢结构设计图编制组成结构构件的每个零件的放大图，标准细部尺寸、材质要求、加工精度、工艺流程要求、焊缝质量等级等，宜对零件进行编号；并考虑运输和安装能力确定构件的分段和拼装节点。《常用用术语》 钢结构:是由钢板、型钢、冷弯薄壁型钢等通过焊接或螺栓连接所组成的结构。 钢结构的特点:轻质高强；塑性、韧性好；各向同性，性能稳定；可焊性；不易渗漏；耐热但不耐火；耐腐蚀性差；制造简便，施工周期短。 塑性:承受静力荷载时，材料吸收变形能的能力。塑性好，会使结构一般情况下不会由于偶然超载而突然断裂，给人以安全保障。 结构设计的目的:是保证所设计的结构和结构构件在施工和工作过程
钢结构节点图
钢结构节点图 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
门式刚架横梁与立柱连接节点，可采用端板竖放、平放和斜放三种形式（图、b 、c ）。斜梁与刚架柱连接节点的受拉侧，宜采用端板外伸式，与斜梁端板连接的柱的翼缘部位应与端板等厚度；斜梁拼接时宜使端板与构件外边缘垂直 （图），应采用外伸式连接，并使翼缘内外螺栓群中心与翼缘中心重合或接近。 屋面梁与摇摆柱连接节点应设计成铰接节点，采用端板横放的顶接连接方式（图）。 屋面梁与混凝土柱采用锚栓连接（图），该连接节点应为铰接节点，锚栓及底板设计同铰接柱脚。 吊车梁承受动力荷载，其构造和连接节点须满足以下规定： 4 吊车梁与制动梁的连接，可采用高强度摩擦型螺栓连接或焊接。吊车梁与刚架上柱的 (a) 端板竖放 (b)端板平放 (c)端板斜放 (d)斜梁拼接 图 刚架连接节点 图 屋面梁和混凝土柱连接节点 (a) (b) (a) (b) (c) 图 屋面梁和摇摆柱连接节点
连接处宜设长圆孔（图）；吊车梁与牛腿处垫板采用焊接连接（图）；吊车梁之间应采用高强螺栓连接。 用于支承吊车梁的牛腿可做成等截面，当也可做成变截面（图）；柱在牛腿上下翼缘的相应位置处应设置横向加劲肋；为保证传力均匀，在牛腿上翼缘吊车梁支座处应设置垫板，垫板与牛腿上翼缘连接采用围焊；为避免较大的局部承压应力，在吊车梁支座对应的牛腿腹板处应设置横向加劲肋。 牛腿与柱连接处承受剪力V 和弯矩 GB50017 在设有夹层的结构中，夹层梁与柱可采用刚接，也可采用铰接（图）。当采用刚接连接时，夹层梁翼缘与柱翼缘应采用全熔透焊接，而腹板可采用高强螺栓与柱 图 吊车梁连接节点 (a) 吊车梁与上柱连接 (b) 吊车梁与牛腿连接 图 牛腿节点 (a)等截面牛腿 (b)变截面牛腿
主次梁钢结构设计
主次梁连接节点设计 由于所有的次梁截面都相同，选取荷载较大的次梁节点进行验算。 楼面荷载 Q G V V V 4.12.1max += kN 65.7125.264.1085.292.1=?+?= 屋面荷载 Q G V V V 4.12.1max += kN 45.4675 .34.1335.342.1=?+?= 设计指标： 所以选取最大的楼面荷载进行计算，kN V 65.71max =。 主次梁连接为铰接，腹板连接采用8.8级M20高强螺栓，采用摩擦型连接，摩擦面采用喷砂处理，kN P 125,45.0==μ，连接板双面连接（2=f n ）。 次梁腹板：22/125,/215,5.6mm N f mm N f mm t v ===； 焊缝：角焊缝2/160mm N f w f =。 设计假定： 次梁梁端剪力：kN V 65.71=。 设计计算： 1) 螺栓布置 安装缝隙mm f 15=，切角mm b 25=，主次梁间隙mm d 01=。 螺栓至连接板端部的距离mm d b 4422220=?=≥，取mm c 45=；螺栓至连接板边缘的距离mm d d 335.10=≥，取mm d 35=；螺栓间距mm d c 6630=≥，取mm c 70=。 2) 螺栓抗剪验算 单个螺栓受剪承载力设计值为：（双连接板2=f n ） kN P n N f R b V 25.10112545.029.0=???==μα 由剪力确定所需的螺栓数为：
7.025 .10165.71===b V N V n ，取3=n ，双排布置。 剪力作用的偏心距为： mm e 5.14435102 199=++= 螺栓群所承担的弯矩为： m kN Ve M e · 35.10105.14465.713=??==- 在梁端剪力作用下单个螺栓所受的剪力为： kN n V N V 88.233 65.71=== 在偏心弯矩Ve M e =作用下，边行受力最大的一个高强度螺栓所受的剪力为： kN y y M N i e M 93.73702701035.10232max =???==∑ 在剪力和偏心弯矩共同作用下，边行受力最大的一个高强螺栓所受的剪力为： 22max )()(M V N N N += kN N kN b V 25.10103.2688.2335.102 2=<=+= 满足要求。 3) 主梁加劲肋厚度 mm t t w c 5.6==，取mm b mm t s 3.6)152/()10199(15/7=?-=>=（满足要求） mm a mm t c 83.512/7012/7==>=（满足要求） 4) 主梁加劲肋的连接焊缝计算 按构造要求f h ： mm t h 6.5)14,9,7max(5.15.121max min ===（加劲肋与柱梁腹板、翼缘相连） mm t h 4.872.1)14,9,7m in(2.12.1min max =?=== 角焊缝尺寸取mm h f 6=。 验算焊缝强度： 焊缝长度： mm b t h l f f 418)2514(2496)(21=+?-=+-=主梁 mm h mm h l l f f f w 36060406624182=>=?-=-=
钢结构梁柱连接详图
1 ．铰接连接 （ 1 ）梁支承于柱顶时 图 6 - 45 所示为梁支承于柱顶的典型柱头构造。梁端焊接一端板（亦即梁的支承加劲肋），端板底部伸出梁的下翼缘不超过端板厚度的 2 倍。依靠端板底部刨平顶紧于柱的顶板而将梁的端部反力传给柱头。左右两梁端板间用普通螺栓相连并在其间设填板，以调整梁在加工制造中跨度方向的长度偏差。梁的下翼缘板与柱顶板间用普通螺栓相连以固定梁的位置。这种支承方式基本上使柱中心受压，可用于轴压柱的柱头构造设计。柱顶顶板用以承受由梁传下来的压力并均匀传递给整个柱截面，因而顶板必须具有一定的刚度，通常取厚度：t=20~30mrn ，不需计算。为了不使柱顶部腹板受力过分集中，在梁的端板下的柱腹板处可设置加劲肋。顶板与柱顶用角焊缝连接，并假定由此角焊缝传递全部荷载，焊脚尺寸通过计算确定。当柱腹板处设有加劲肋时，柱顶顶板焊缝的这种计算偏于保守，因这时大部分荷载将由加劲肋传递。加劲肋的连接需经计算。加劲肋顶部如刨平顶紧于柱顶板的底面，此时与顶板的焊缝按构造设置，否则其与顶板的连接角焊缝应按传力需要计算。加劲肋与柱腹板的竖向角焊缝连接要按同时传递剪力和弯矩计算，剪力为由加劲肋顶部传下之力，此力作用于每边加劲肋顶部的中点，对与柱腹板相连的竖向角焊缝有偏心而产生弯矩，参阅图 6-45 （ a ）右图。 图 6-5 （ b ）示一格构式柱的柱头构造，要注意的是：为了保证格构式柱两分肢受力均匀，不论是缀条柱或缀板柱，在柱顶处应设置端缀板，并在两分肢的腹板处设竖向隔板。 当梁传给柱身的压力较大时，也可采用如图 6 -45 （c）所示构造，梁端加劲肋对准柱的翼缘板，使梁的强大端部反力通过梁端加劲肋直接传给柱的翼缘，梁底可设或不设狭长垫板。但需注意，当两梁传给柱的荷载不对称时（如左跨梁有可变荷载，右跨无可变荷载），采用这种形式柱头的柱身除按轴心受压构件计算外，还应按压弯构件（偏心受压）进行验算。 （ 2 ）梁支承于柱顶的两侧时 侧面连接时最常用的柱头构造如图 6-46 所示。梁端设端板，端板底面刨平顶紧支承于早已焊在柱身的托板上，托板一般采用厚钢板（厚 20-30mm ）或大号角钢。要按所传压力验算端板的承压面积和托板与柱身的角焊缝连接，在后者的计算中，还应把反力适当加大（如加大 25 ％~30 % ）以考虑反力对焊缝的偏心作用。梁通过其端板还用普通粗制螺栓与柱翼缘板相连，螺栓连接不需计算，纯为固定梁的位置按构造设置，因此不能传递弯矩；梁只能是按简支考虑。这种柱头传力明确、构造简单、便于安装，但对梁的加工制造要求较严，梁的长度与两柱对应翼缘板
钢结构节点图
10.2.3 门式刚架横梁与立柱连接节点，可采用端板竖放、平放和斜放三种形式（图10.2.3a 、b 、c ）。斜梁与刚架柱连接节点的受拉侧，宜采用端板外伸式，与斜梁端板连接的柱的翼缘部位应与端板等厚度；斜梁拼接时宜使端板与构件外边缘垂直（图10.2.3d ），应采用外伸式连接，并使翼缘内外螺栓群中心与翼缘中心重合或接近。 10.2.8 屋面梁与摇摆柱连接节点应设计成铰接节点，采用端板横放的顶接连接方式（图 10.2.8）。 10.2.9 10.2.11 4 ）；吊 10.2.12 (a)端板竖放 (b)端板平放 (c)端板斜放 (d)斜梁拼接 图10.2.3 刚架连接节点
1 圆钢支撑与刚架梁柱连接可用连接板连接（图10.2.14a ）；也可直接与梁柱腹板连接，但应设置垫块，宜采用角钢垫块或特制的楔形垫块（图10.2.14b 、c ），当圆钢直径大于25mm 或腹板厚度不大于5mm 时，应对支承孔周围进行加强。圆钢端部应设丝扣，待校正定位后宜采用花篮螺栓张紧。 2 型钢支撑与刚架梁柱连接宜用连接板连接（图10.2.14d ）；受力较大时，可设置双片柱间支撑，并双片柱间支撑间沿支撑的长度方向每隔一定距离设置连接板焊于柱间支撑。 10.2.15 系杆与刚架梁柱连接应设计成铰接节点，可采用普通螺栓连接（图10.2.15）。对于钢管系杆，钢管端部应设置封头板，对于双角钢系杆，应沿系杆长度方向每隔一定距离设置垫块以保证其协调工作。 10.2.16 隅撑与刚架构件腹板夹角不宜小于 45，宜采用单角钢制作。隅撑可连接在刚架构件受压侧附近的腹板上（图10.2.16a ）；也可连接在受压翼缘上（图10.2.16b ）；也可在靠受压侧设置连接板，隅撑连接在连接板上（图10.2.16c ）。隅撑与刚架和檩条连接可采用普通螺栓，每端可设置一个螺栓。 螺栓连于刚架上，但重叠部分的檩条应采用螺栓相互连接。 2 当连接处采用连续搭接时，檩条的搭接长度2a （图10.2.17-2）及其连接螺栓的直径应 按连续檩条支座处承受的弯矩确定，且搭接长度不应小于檩条长度的10%。 ，为圆钢连接板 圆钢角钢垫块 圆钢楔形垫块连接板型钢图10.2.14 支撑与刚架梁柱连接节点 (a)圆钢用连接板连接 (b)圆钢用角钢垫块连接 (c)圆钢用楔形垫块连接 (d)型钢用连接板连接 图10.2.16 隅撑与刚架梁柱连接节点 (a)隅撑连于腹板 (b)隅撑连于翼缘 (c)隅撑连于连接板 屋架上弦 图10.2.15 系杆与刚架梁柱连接节点 (a) 钢管系杆 (b)单角钢系杆 (c)双角钢系杆
主梁1与次梁1连接节点
“梁梁搭接螺栓铰接”节点计算书 ====================================================================计算软件：MTS钢结构设计系列软件MTSTool v2.0.1.20 计算时间：2013年04月01日16:56:31 ==================================================================== 一. 节点基本资料 节点类型为：梁梁搭接螺栓铰接 梁截面：H-125*60*6*8，材料：Q235 主梁截面：H-700*300*13*24，材料：Q235 腹板螺栓群：10.9级-M20 螺栓群并列布置：1行；1列； 梁腹板角焊缝：焊脚高度：h f=5mm；有效高度：h e=3.5mm 双侧焊缝，单根计算长度：l f=592-2×5=582mm 腹板连接板：100 mm×70 mm，厚：12 mm 间距为：a=1mm 节点示意图如下： 1 荷载信息 设计内力：组合工况内力设计值 工况N(kN) Vx(kN) 抗震 组合工况1 0.0 0.5 是
二. 验算结果一览 验算项数值限值结果 承担剪力(kN) 0 最大126 满足 列边距(mm) 35 最小33 满足 列边距(mm) 35 最大88 满足 行边距(mm) 50 最小44 满足 行边距(mm) 50 最大88 满足净截面剪应力比0.175 1 满足 净截面正应力比0.000 1 满足 焊缝应力(MPa) 18.2 最大160 满足 焊脚高度(mm) 5 最大7 满足 焊脚高度(mm) 5 最小4 满足 剪应力(MPa) 1.15 最大167 满足 正应力(MPa) 0 最大287 满足 三. 腹板螺栓群验算 1 螺栓群受力计算 控制工况：组合工况1 N=0 kN；V x=0.5 kN； 螺栓群中心对角焊缝偏心：e=143.5+1+70/2=179.5 mm 螺栓群偏心弯矩：M=0.5×179.5×10-3=0.08975 kN·m 2 腹板螺栓群承载力计算 列向剪力：V=0.5 kN 平面内弯矩：M=0.08975kN·m 螺栓采用：10.9级-M20 螺栓群并列布置：1行；1列； 螺栓受剪面个数为2个 连接板材料类型为Q235 螺栓抗剪承载力：N vt=N v=0.9n fμP=0.9×2×0.45×155=125.55kN 螺栓群不能承受弯矩，承载力不满足要求 ≤125.55，满足 3 腹板螺栓群构造检查 列边距为35，最小限值为33，满足！ 列边距为35，最大限值为88，满足！ 行边距为50，最小限值为44，满足！ 行边距为50，最大限值为88，满足！ 四. 腹板连接板计算 1 腹板连接板受力计算 控制工况：腹板承载力的一半 连接板承受剪力：V=0.5×6×(125-2×8-0-0)×125=40.875kN 2 腹板连接板承载力计算 连接板剪力：V l=40.875 kN 采用一样的两块连接板 连接板截面宽度为：B l=100 mm