钢框架节点域设计中的问题

关键词 ： 框架 ； 钢 连接 ； 点域 节
Ｓ ｏＭ Ｅ ＰＲＯＢＬＥＭ Ｓ Ｉ ＴＨＥ Ｎ ＤＥＳＩ ＧＮ ｏＦ ＰＡＮＥＬ ＺｏＮＥ ｏＦ ＴＥＥＬ Ｓ ＦＲＡＭ Ｅ ＳＴＲＵ ＣＴＵＲＥＳ
Ｙａｎｇ Ｚｈｉｈｕ 。 ｓ ｏ’
（ ． ｃ ｏ ｆＣｉｉ ａ ｄ Ａｒｈｔ ｃｕ ａ ｇｎ ｅｉｇ，Ｃｅ ｔａ ｏ ｈ Ｕ ｎｖ ｒ ｉｙ １ Ｓ ｈｏ ｌｏ ｖｌ ｎ ｃ ｉｅ ｔ ｒ ｌＥｎ ｉｅ ｒｎ ｎ ｒｌＳ ｕｔ ｉｅｓｔ ，Ｃｈａ ｇ ｈａ４ ０ ７ Ｃｈｎ ｎ ｓ １ ０ ５， ｉａ
况 提 出调整 梁柱截 面方法 ， 为工 程设 计提 供依 据 。
４ 屈服 承载 力抗 剪不 满足 时调 梁柱截 面 ２ 柱两 侧梁 截面 高度 不等 时节 点域 计算公 式 推导 柱 为 Ｈ 型 钢或 工字 钢截 面时 ， 于柱 两 侧 梁截 对 面高 度不 同 的节点 域抗剪 计 算公式 推 导如 下 ： 如 图 ２所 示 节 点 域 ，忽 略 柱 剪 力 的 有 利 影 响
点域 处 的柱腹 板设 计பைடு நூலகம் 很厚 。其 实这 样做 不利 于地
震 时节 点转 动变形 耗 能 。造成 这 种结 果 的原 因是节
点域 的 屈服 承载 力验 算 公 式 过 于保 守 。以式 （ ） ４ 为
当柱 为箱 形 截 面 时 ， 两侧 梁 高 不等 时 抗 剪计 算
公式 为 ：
（＿
（ ｂ Ｍ ｌ ＋
ｈｂ ｌ
ｈｂ ２
Ｈ 型钢 。
（） ６
）（ ／
≤
在 钢 框 架节 点 域 验算 中 ， 经常 出现节 点 域 屈服 承载力 不满 足规 范要 求 的情况 。设 计时 不得 不把 节
当两侧 梁 高不 等时 ， 屈服 承载 力按 下式 计算 ：
（ ｐ ＋ ． ｂ ｌ Ｍ ）（ ／¨ ）≤ 厂 （） ７
工 程 设 计
钢 框 架 节 点 域 设 计 中 的 问 题 ＊
杨 智 硕
（．中南 大 学 土 木 建 筑 学 院 ，长 沙 １ ４ ０ ７ ；．莆 田 学 院 土 木 建 筑 学 系 ， 建 莆 田 ３ １Ｏ ） １０ ５ ２ 福 ５ ｌ Ｏ
摘 要 ： 导 节 点 域 两侧 梁截 面 高度 不 同 时 ， 点 域 承 载 力 的 计 算 公 式 ； 出节 点 域 承 载 力 不 足 时 ， 柱 截 面 的 调 推 节 提 梁 整 方 法 ； 析 规 范要 求 的 节 点 域 屈 服 承 载 力 难 以 满足 的 原 因。 分
—
点两 侧梁 截 面高度 不 同的节 点域计 算 。 同时在 实 际
的工程 设 计 中往 往 会 遇 到 节点 域 承 载 力 不 足 的 情
况 。为此 根据 Ｇ ０ １ —２ ０ ￣ Ｂ ５ ０ ７ ０ ３ 钢结 构设 计规 范 》 、
＿
，
从 而使 变 小 。
，
２ 两侧 梁 截 面 高度 不 同时 ， ） 由式 （ ） 知 ： ６可 ｒ一 （ ｂ１ 十 ｂ２ ） （ｏｗ ， ／ ｔ） 当节 点 域弹性 设计 不满 足 ， 即 ｎ ｎ 弹性 抗 剪承 载力 不 满 足要 求 时 ， 可 以从前 两个 方 也
＋
ｈｂ ｌ ｂ ２
（） ５
厚 度 ｔ 宽度 ｈ ， 减小 梁翼 缘截 面 积 Ａ ， ， 或 并 Ａ 。
如 选用 窄翼 缘 Ｈ 型钢 。
一
＼ 厂
２ ）两 侧 梁 截 面 高 度 不 同 时 ，由 （Ｖｂ ｌ ｌ＋ ｌ— ｐ
凡 ｂ ｌ
）
／ ／Ｇ ／ ／
钢 结 构 ２ １ ０ １年 第 ７期 第 ２ ６卷 总 第 １ ８期 ４
杨 智 硕 ： 框 架 节 点域 设 计 中 的 问题 钢
等情 况下 推导 出 的 。因此 ， （ ） 式 （ ） 式 １ 、 ４ 不适 用 于节
若 不 变化 柱 腹 板厚 度 ｔ 和宽 度 ｈ 时 ， 加 大 梁 截 应 面高度 ， Ｖ 一 — ｂｌ ＋ Ｍｂ 变小 使 Ｍ ｚ
） （ ｔ ）≤ 厂 ／ ｏ ｗ 可 知 ， 边 一 （ ｐｌ ＋ 左 ｂ Ｍ
—
堂）（ｃ ） ／ ｔ ≈ 垒 ｗ
。
当节 点域 屈 服
承载力 不 满足 时 ， 般需 加大 柱腹 板 厚度 ｔ 宽 度 一 或 ｈ ， 减 小梁 翼缘 截 面 积 Ａｍ ， ， 选 用 窄 翼 缘 并 Ａ 如 则 节 点域抗 剪 强度计 算公 式为 ：
公式 （ ． ． —３ 节点域 的屈服 承载 力要求 符 合 ： ８ ２５ ）
≯ Ｍ ＋ Ｍ ）ｇ （ ｂ ｂ ／ ≤ ４ ３ ２ ｆ ／ （） ４
ＧＢ ５ ０ ７ ０ ３ 钢结构 设计 规 范 》５ ７ ４ ２ ０ １ —２ ０ （ （ Ｉ第 ．．
条给 出节 点域抗 剪 强度计 算 公式 如下 ：
Ｍ ￣ ＋ Ｍ ｂ ≤ ， 了 ２ ｖ
ｙ Ｐ Ｌ ］
式 中 ： 为折 减 系 数 ； 、 别 为 节 点 域 两侧 Ｍ Ｍｐ 。分
（） １
的全塑 性受 弯承 载力 ； 为 钢 材 的屈 服 抗 剪 强度 ， 厂
取 钢材 屈服 强度 的 ０ ５ 。 ． ８ 显 然 ， （ ） 式 （ ） 在节 点两侧 梁 截面 高度 相 式 １、 ４是
ｐａ ｌｚ ｎｅ ｏｎｅｉ ｆｃｅ ｔ，ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｎｓａ ｅａ ｌ ｅ ｈ ｔｔ ｅ ｄ ｃ ｐａ ｉｙ ｏｆｔ ａ ｌｚ ｅ ｉ ｎｓ ｔａ ｌ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｓｄｅｉ ｉｎ ｎ ｈｅ ｒ ａ ｏ ｒ ｎａｙｓ ｄｔ ａ ｈｅｙｉｌ ａ ｃｔ ｈｅ ｐ ｎｅ ｏｎ ｓ ｉ ａ ｉ ｂ ｅａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｓ ａ ｄａ ｄｓ ｔｎ ｒ ．
２ Ｓ ｈ ｏ ｆＣｉ ｉ ａ ｄ Ａｒ ｈｉ ｃ ｕ ａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ，Ｐｕ ｉ ｎ Ｕ ｎ ｖ ｒ ｉｙ，Ｐｕ ｉ ｎ ３５ １ ０， ｉ ａ ． ｃ ｏ ｌ ｖ ｌ ｎ ｃ ｔ ｔ ｒ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｏ ｅ ｔａ ｉ ｅ ｓｔ ｔａ １ ０ Ｃｈ ｎ ）
］
ＫＥＹ Ｗ ＯＲＤ ｓ ｅ ｌｆａ ；ｃ ｎ ｅ ｔ ｎ；ｐ ｎ ｌ ｏ ｅ Ｓ： ｔ ｅ ｒ ｍｅ ｏ ｎ ｃ ｉ ｏ ａ ｅ ｎ ｚ
１ 概 述
《 钢结 构设 计 规 范 ＞ 用 讲 解 》 规 定 ， 柱翼 （ 应 以
是 指 当 框 架 梁 与 柱 翼 缘 刚 接 连 接 缘 和横 向加 劲 肋 为 边 界 的 节 点 腹 板 域 （ １ ， 受 图 ）所
凡 ｂ ２
Ｊ
当两 侧梁 高不 等 时 ， 屈服 承载 力计 算公 式 为 ：
（ Ｍ
饥
ｐ 等）． ≤ ， ／眠 詈 ｂ ｌ （ ＋ １
（ 端正 弯矩 不大 容易 达到 截面 全塑 性 。 ９ ）
５ 结 语
３ 抗 剪不 满足 时调 梁柱 截面
１两侧梁截面高度相同时， ｒ一 ／ ） 由 ÷ ／
的剪力 为 ：
Ｖ — Ｍ
— —
节 点 域
时， 柱翼 缘 与横 向加劲 肋包 围的柱 腹 板 范 围 ， 图 １ 如
所示 。在周边 剪 力和 弯矩 的作 用下 节点 域主 要承 受 剪 力作 用 。
ｂ ，
２ ＋ Ｍｂ
一 一
Ｑｃ ＋ Ｑｃ ｌ ２
—
—
（） ２
了 凡ｂ
一
剪 应力 应满 足 ：
（ Ｊ 一 ，
— ７
影响最大 ，当略去 式 中剪力 项 的有利 影 响 ， 则求 得 的
剪应力 ｒ偏 于安 全且 使 计 算 简 化 ， 因此 令 ｈｈｔ ＝ ｂ ＝ ＝
，
■
Ｉ ＾
图 １ 等 截 面节 点 域
则 式 （ ） 化为式 （ ） ２简 １。 同 时 ＧＢ ５ ０ ｉ ０ ０ 建 筑 抗 震 设 计 规 范 》 ０ １ 一２ １ ｛ 口
ｃ ｗ
一
本 文推 导 了柱两 侧梁 截面 高度 不等 时节 点域计 算公 式 ， 在 抗 剪 和屈 服 承 载力 不 满 足 时 ， 荐 了 并 推 调 梁柱 截 面尺寸 的若 干方 法 。同 时分析 了规 范要求 的节 点域 屈 服 承载力不 容 易满 足 的原因 。 （ 下转 第 １ ５页 ）
＊福 建 省 自然 科 学 基 金 项 目（０ ７０ ６ ） ２０ Ｊ １ ３ 。 作 者 ： 智 硕 ， ，９ ３年 出 生 ， 士研 究 生 ， 程 师 ， 师 。 杨 男 １７ 博 工 讲
Ｅ ｉ ｙｓ １ ｑ ｔ ｍ ｍａｌ ｚ ２ ＠ｑ ． ｏ ：
柱 为 Ｈ 形 或工字 形 截面 时 ， 。＝ ｈ ｈｔ Ｖ ｂ 柱为 箱形 截 面时 ， ＝ １ ８ ｂ 。 Ｖ。 ． ｈ ｈｔ
面进 行 调 整 。
ＧＢ ５ ０ １ ０ ０ 建筑 抗 震设 计 规 范 》 《 结 构 设 ０ １ —２ １￣ 和 钢 计 原理 》 等 ］ 对 节点两 侧梁 截 面 高度 不 同 的情 况 ， 的抗剪 计 算 公 式 以及 屈 服 承载 力 计 算 公 式 进 行 推
导 ， 出相应 的计 算公 式 ， 对 节点域 承 载力不 足情 得 并
。 — ｒ —
ｒ ｒ— ｈ ｔ 一 ｈ ｈ ｔ 一
ｃ ｗ ｂ ｃ ｗ
一 ２ ｈｔ
ｃ ｗ
ｓ ≤ ㈣ Ｊ 、 ｒ ｌ
Ｊ …
Ｑ— ｌ ｝ — 一
实 际上节点 域 的周边 有 柱翼 缘 和加劲 肋 提供 的 约束使抗 剪承 载力 大大 提 高 。实 验证 明可将 节 点域 的抗剪 强度提 高到 ４ ｖ３ 另 外节点域 设计 中弯矩 的 厂／ 。
例， 它不 仅忽 略柱 剪力 的有利 影 响 ， 而且假 设两侧 梁
ｐ ） （ ． ｈ￡ ｂ ／ １ ８ ）≤ ｚ
—
Ｍ ｐ － ｂ４ 了 ｌ Ｍ