钢框架结构节点设计探讨
钢结构框架节点域设计
钢结构框架节点域设计【摘要】在钢结构设计中，无论是钢框架还是门式钢架，节点设计都是其中的重要环节，“强节点，弱构件”更是抗震规范中所强调的。
工程实例中，发生地震后，钢结构框架的破坏有相当一部分出现在连接节点处。
虽然钢结构的震害相对于其它结构较少，但为避免地震发生时，连接节点先于框架梁破坏而导致结构变形、倒塌，设计人员应该对钢框架节点的计算及设计高度重视。
节点域的计算是节点设计的其中一个方面，如果节点域不满足要求，该节点将在梁端弯矩及剪力作用下，产生剪切变形继而先于构件屈曲破坏。
因此，节点域的设计在钢结构框架的设计中占有重要地位。
本文着重通过对节点域的概念、计算、调整、设计原则及注意事项的论述，说明了节点域的设计在钢结构框架设计中的重要性。
【关键词】钢结构框架；节点域；设计；在强震作用下,钢框架的梁柱刚接节点易发生破坏,尤其是在弹塑性阶段,节点域剪切变形明显增大,为满足强节点弱构件的设计原则,应对节点域进行处理。
一般情况下,采用在节点域腹板两面或单面贴钢板的方法补强节点域厚度,同时,节点域上下的加劲肋和侧向支承也必须设置。
焊缝的施工质量非常重要。
一、节点域的概念及计算1．节点域的概念。
节点域是指当梁与柱翼缘( 强轴) 刚性连接时，由柱翼缘与水平加劲板所包围的柱腹板范围。
当梁与柱铰接或梁与柱腹板(弱轴)刚性连接时，可不考虑节点域内容。
当梁与柱翼缘(强轴)刚性连接时，梁端弯矩通过梁翼缘对柱腹板产生剪应力，剪应力过大将导致柱腹板屈服，节点破坏; 当梁与柱铰接，弯矩无法传递至柱腹板或翼缘，也就不存在节点域超限问题; 当梁与柱腹板(弱轴)刚性连接时，只要按构造要求在柱子另一侧设置水平加劲板，剪应力将传递至加劲板及其焊缝上，不会对柱腹板产生破坏。
因此，只有当梁与柱翼缘(强轴)刚性连接时，才需考虑节点域是否超限。
2．节点域的计算。
节点域的计算分两种情况: 抗震和非抗震情况下的验算。
以工字形截面柱为例。
（1）非抗震时: 钢结构规范公式为 7．4．2－1，7．4．2－2: 一是需要满足抗剪强度要求；二是需要满足柱腹板厚度要求: ， tw—柱在节点域的腹板厚度;hb—与柱相连的梁翼缘板厚中心的距离; hc—柱翼缘板厚中心的距离。
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。
其特点是受力性能好，但构造复杂，施工难度大。
设计中梁柱节点一般是做刚接，这是由于梁柱节点承受的荷载一般较大而且还要抵御风荷载和水平地震引起的位移。
( 3) 半刚性连接节点，刚度和强度介于铰接和刚接之间。
我国《钢结构设计规范》中没有给出半刚性连接的具体计算和设计方案，而且节点转动刚度很难确定。
这样的节点形式在工程设计中一般很少采用。
结构设计中习惯的做法是把连接当成理想刚接或者铰接，这样做能够使计算大大简化，得到的计算结果必然与实际存在偏差。
目前，主要通过采用调整系数来减少这种偏差。
二、梁柱节点的设计钢框架中梁与柱的连接起着在两种构件之间传递弯矩和剪力的作用, 是钢框架的主要组成部分, 它的性能直接关系到结构的整体反应。
钢结构框架梁柱节点性能分析
钢结构框架梁柱节点性能分析摘要：钢结构框架梁柱节点施工是提升建筑抗震性的主要工序，因此应优化梁柱节点的质量。
本文通过概述钢结构框架梁柱节点内容，围绕有限元模型、载荷等方面研究钢结构框架梁柱节点性能，分析多种要素对于节点性能的影响，为优化节点质量提供参考意见，提升建筑工程整体质量，突出项目结构的抗震性能。
关键词：建筑工程；钢结构框架；梁柱节点前言：钢结构具有韧性塑性强、重量轻、制造简便的优势，该模式在建筑工程中的应用可以缩短施工周期、提升抗震性能。
其中梁、柱节点是框架关键连接位置，其性能会决定框架结构在载荷基础下的整体性。
因此，有必要深入分析钢结构框架梁柱节点的实际性能，实现构件和节点的标准化设计，优化节点性能。
1钢结构框架梁柱节点概述1.1刚性连接模式其一，全焊连接。
借助融透的方式焊接梁上下翼，通过双面胶焊接腹板。
上述连接模式对于焊接技术要求较高，若操作失误会导致应力集中，对施工结构受到影响。
其二，全栓焊接。
借助T型钢，使用高强螺栓连接梁翼和柱翼，不会产生三向应力和残余应力。
其三，混合连接。
该模式包含两方面内容：一方面是利用融透焊接梁上下翼，并通过大刚度角钢连接高强螺栓，借助剪力板连接柱翼和高强螺栓。
多层钢结构中主要利用刚性连接梁柱，通过柱贯通方式连接框架柱和梁。
针对抗震部分，应确保梁翼缘厚度和加劲肋相同。
若属于非抗震区域，加劲肋的厚度应≥梁翼缘厚度的1/2，满足板件的实际宽厚比值，防止连接节点受到破坏。
1.2柔性连接模式柔性连接又称为铰接连接，在梁侧无线位移，不过可以进行自由的转动。
该模式包含承托、端板以及角钢三方面。
其中，角钢主要连接柱和梁腹板，可以借助连接板替代角钢。
端板连接模式和角钢相同，但不可替代。
利用承托连接模式连接柱的腹板时，主要将厚板当作承托构件，防止柱腹板弯矩较大，确保偏心力矩传输至柱翼位置。
2钢结构框架梁柱节点性能研究2.1构建有限元模型本课题主要借助有限元软件，依据相关学者关于连接节点的研究内容，构建建筑工程中钢框架梁的非线性节点有限元模型，分析其中力学性能的差异性，为后续工程梁柱节点连接模式提供新思路[1]。
浅析节点域的设计在钢结构框架中的重要性
地震 时 的抗 剪 强度 要求 公 式是 ： （ Ｍｂ ｌ ＋ Ｍ ） ／ Ｖ ≤（ ４ ／ ３ ） ￡， ＾ ｒ Ｒ Ｅ （ ２ ）
柱腹板的厚度计算公式是 ≥（ １ ｌ ｈ ＋ ｌ ｌ ｃ ） ／ ９ ０ ， 上述公式 中， Ｍ Ｍ 表示节点 可以将梁截面换成窄翼缘Ｈ型钢 ， 但必须是在框 两侧 梁 的全 塑性 受 弯 承载 力 ； 表示 钢材 的屈服 抗 剪强 度 ，一般 情 况下 取 钢 的截面模量 的矛盾情况下 ， 材屈服强度的０ ． ５ ８ 倍； 慷 示折减系数 ， 一二级时为０ ． ７ ， 三四级时为０ ． ６ ； ． ｙ 表 架梁的强度满足要求的提前下。 但是简单的增加腹板体积还是有些弊端。在荷载很大的情况下 ， 这种简 示 节点 域 承载 力抗 震调 整 系数 ， 一般 为０ ． ７ ５ 。 单的增加和减少就不能满足要求了。因此要对整个钢框架进行合理的布置 ， 第二种， 在 非 抗 震 情况 下 ， 钢 结 构 的规 范 公式 是 ７ ． ４ ． ２ — １ ， ７ ． ４ ． ２ — ２ ： 其 中抗 要求结构对称 、 层高均匀、 支撑合理、 传力 明确。 在荷载较大的情况下， 可以布 剪 强度 公式 为 ： 置成人字撑或是八字撑， 也可窄翼缘Ｈ型钢来代替框架梁。 （ Ｍｂ ｔ ＋ ≤（ ４ ， ３ ） ‘ （ ３ ） 在运用计算机程序进行节点域超限计算的时候， 要对出现的节点域超限 柱 腹板 厚度 公 式 为 ： 情况 进行 逐 个调整 。 对 于超 限 的节 点域 ， 首先 要找 出具 体超 限 的位 置 ， 判定 是 ｔ ｗ ≥（ ｝ ｌ ｂ ＋ ｈ ） ／ ９ ０ （ ４ ） 铰 其中Ｍ 、 Ｍ 表示 节 点 两 侧梁 端 弯 矩设 计 值 ； ｖ 表 示 节点 域 腹 板 的 体 积 ， 钢柱 强轴 方 向 的梁与 柱 的节 点域 超 限还是 刚 接节 点域 超 限 。一 般情 况 下 ， 所 以 体积计算公式是 ： Ｖ ｐ ＝ ｈ ｈ ｔ ｗ 其中， ｔ 痕 示钢材的抗剪强度设计值； ｔ 袁 示柱在节 接节 点和 钢柱 弱 轴方 向 的节 点不 涉及 节 点域 问题 也就 没有 超 限之 说 了。 点域 的腹板厚度 ； ｈ ｂ 表示与柱相连的梁翼缘板厚中心的距离 ； ｈ 表示柱翼缘板 只需 重视 强轴 方 向 的节 点域情 况 即可 。
钢结构框架梁柱节点连接设计方法探讨
２ １ 普 通螺 栓及 高 强度螺 栓连 接 ．
２． ． 普 通 螺 栓 １１
全 焊 型 梁 柱 连 接 的优 点 及 施 工 时 注 意 事 项 试 验 结 果 表 明 ， 全 螺栓 。Ａ级和 Ｂ级螺栓材 料的性能 等级 为 ５ ６级或 ８ ８级 ， ． ． Ｃ级 焊型梁柱连接 的滞 回性 能好于栓焊 型混合连 接 ， 具有 较好 的塑性 螺栓性能等级为 ４ ６级或 ４ ８级。Ａ， ． ． Ｂ级精制螺栓 已很 少在钢结 变形能力 。在全焊型梁柱连接 中 ， 设计 时应注 意选择合 适厚 度的
１ 概述
钢 结 构 由于 具 有 重 量 轻 、 塑性 韧 性 好 、 造 简 便 、 于 采 用 工 制 易 业 化 生产 、 工 安 装 周 期 短 、 震 性 能 较 好 等 许 多 优 点 ， 年 来 得 施 抗 近
状态， 配以连接 的破坏（ 螺栓或构件 破坏） 作为其 承载能力 的极 限 状态， 其计算方 法与构造要求与普 通螺栓 相同 。可用 于允许产 生
钢 结 构 框 架 梁柱 节 点 连 接 设 计 方 法 探 讨
张 晓 霞
摘 要 ： 对钢 结 构 梁 柱 连 接 形 式进 行 了介 绍 ， 针 结合 螺 栓 连接 ， 焊 混合 连 接 及 全 焊 型 连 接 各 自特 点 进 行 了对 比分 析 ， 栓 得 出 了每 种 连 接 方 式 的优 点 和 不 足 ， 阐 述 了提 高框 架 梁 柱 节 点抗 震 性 能 的 具 体 思 路 及 措 施 ， 并 以指 导 实践 。 关键词 ： 结构 ， 框 架， 柱节点 ， 钢 钢 梁 连接 形 式 中 图 分 类 号 ：Ｕ ９ Ｔ ３１ 文 献 标 识 码 ： Ａ
２ 各 种连 接形 式特 点
钢结构框架的设计原理与构造要点
钢结构框架的设计原理与构造要点钢结构框架是一种重要的结构形式，广泛应用于建筑工程、桥梁等领域。
其设计原理与构造要点是工程师在进行设计时需要重点考虑的因素。
本文将介绍钢结构框架的基本原理和设计要点。
一、钢结构框架的设计原理1.1 强度与稳定性钢结构框架的设计首先要保证足够的强度和稳定性。
在设计中，要考虑结构的受力情况、材料的强度和稳定性以及荷载等因素，选取合适的截面形状和尺寸，确保结构在各种力作用下能够保持稳定。
1.2 刚度与变形钢结构框架要能够满足一定的刚度要求，并在受力下尽量减小变形。
在设计中，要合理确定构件的截面尺寸和布置，通过采用适当的刚连接来提高结构的整体刚度，同时考虑材料的塑性变形，使得结构在荷载作用下变形较小。
1.3 功能要求钢结构框架的设计需根据实际使用要求，考虑其功能性。
如建筑工程中，需满足室内空间需求，保证结构的稳定性与美观性；桥梁工程中，需考虑通行要求，包括承载能力、抗风、抗震性能等。
二、钢结构框架的构造要点2.1 材料选择钢结构框架的材料选择至关重要。
一般选用高强度钢材，如Q345、Q420等，以满足设计要求。
同时，还需考虑钢材的抗腐蚀性，可以采用防腐涂层或不锈钢材料。
2.2 截面设计钢结构框架的截面设计是决定结构强度和稳定性的关键因素。
截面形状的选择应根据受力情况和结构要求进行合理设计，常见的截面形式有工字形、H形和管状等。
在设计中要考虑构件的弯曲承载能力、抗压能力和抗剪能力等。
2.3 节点连接钢结构框架的节点连接应具备足够的刚度和强度，保证节点的承载能力。
可采用焊接、螺栓连接等方式，具体选择要根据设计要求和现场施工条件来确定。
2.4 防火设计钢结构框架的防火设计是重要的安全要求。
可通过在钢材表面覆盖防火涂层或采用阻燃材料进行包覆等方式来提高结构的防火性能。
2.5 施工工艺与质量控制钢结构框架的施工工艺和质量控制是保证结构质量的关键。
采用先进的施工工艺，严格控制构件的制造和安装质量，确保结构的加工精度和连接质量。
钢结构节点抗震设计问题
浅析钢结构节点抗震设计的问题【摘要】本文针对高层及多层钢结构节点设计中容易忽略的一些问题进行分析。
【关键词】钢结构；节点设计；抗震1.节点抗震设计的原则在钢结构设计工作中,连接节点的设计是一个重要环节。
为使连接节点具有足够的强度和刚度,设计时应合理地确定连接节点的形式和方法。
目前,节点有非抗震和抗震设计之分,非抗震设计可以按照组合内力来设计节点,抗震设计则不宜这么做,抗震规范上对节点抗震设计有一系列的要求,显然按照组合内力来设计节点是不能满足这些要求的。
以刚性连接的梁拼接节点为例,如将梁翼缘的连接按实际内力进行设计,则有损于梁的连续性,可能使建筑物的实际情况与内力分析模型不相协调,并降低结构延性。
因此,对于要求有抗震设计的结构,其连接节点应按构件截面面积的等强度条件进行设计。
进行设计时,首先应判定所设计的节点有无抗震要求。
对于抗震结构,为了保证其安全,节点的承载力应大于构件的承载力(《钢结构连接节点设计手册》1-3)，“强节点、弱构件”的设计理念应是工程师遵循的基本原则。
《建筑抗震设计规范》表5.4.2中规定结构构件的截面抗震验算应满足下式:s≤r/yre。
其中,s为结构构件内力组合的设计值；r为构件承载力设计值；yre为承载力抗震调整系数。
强节点、强连接的重要性由此可见。
钢框架体系梁柱连接节点的基本设计原则是:节点必须能够完全传递被连接板件的内力,在强震作用下节点能够发挥材料的塑性,保证结构在梁内而不是在柱内产生塑性铰,以消耗地震输入的能量。
基于制作简便及经济性等因素,国内钢框架体系的梁柱节点主要采用全焊式或栓焊式连接,其最大承载力应符合下列要求:mu≥1.2mp(《建筑抗震设计规范》8.2.8-1),vu≥1.3(2mp/l)且vu≥0.58hwtwfay(《建筑抗震设计规范》8.2.8-2)。
公式中mu，mp，vu的计算见图1。
mp=[bftf(h-tf)+twh2/4]fy,mu=bftf(h-tf)fu。
中国建筑科学研究院建筑标准设计cabrt074：装配整体式钢连接混合框架结构节点构造
中国建筑科学研究院建筑标准设计cabrt074：装配整体式钢连接混合框架结构节点构造中国建筑科学研究院建筑标准设计 CABRT074：装配整体式钢连接混合框架结构节点构造近年来，随着装配式建筑的兴起，混合框架结构逐渐成为建筑设计领域的热门话题。
其中，装配整体式钢连接混合框架结构节点构造成为了关键问题之一。
本文将从设计原理、节点构造方式及优势等方面进行探讨。
一、设计原理装配整体式钢连接混合框架结构节点构造的设计原理主要包括以下几个方面：1.1 结构整体化装配整体式钢连接混合框架结构强调整体化设计概念，通过合理的节点构造，将钢结构和混凝土结构紧密地连接在一起，形成一个整体稳定的结构体系。
1.2 高强度钢材的应用采用高强度钢材作为节点连接材料，能够提供更高的抗震性能和抗剪切能力，有效地增强结构的稳定性和安全性。
1.3 混凝土的保护通过混凝土的包覆，可以有效地防止钢材氧化和腐蚀，延长结构的使用寿命。
二、节点构造方式装配整体式钢连接混合框架结构的节点构造方式多样，常见的有以下几种：2.1 焊接连接采用焊接连接方式时，需要进行钢材的预处理和现场焊接工艺的控制。
这种连接方式具有连接强度高、刚性好的特点，适用于要求较高的节点连接。
2.2 螺栓连接螺栓连接方式可以实现节点的拆装和调整，适用于装配工程中运输和施工的需要。
螺栓连接具有安装方便、可重复使用的特点，适用于装配式建筑的节点连接。
2.3 粘结连接使用粘结材料进行连接，可以提高节点的承载能力和变形能力，适用于节点连接受力较大的情况。
粘结连接方式需要保证粘结材料的质量和施工工艺的控制。
2.4 锚固连接锚固连接方式采用锚杆或锚板等固定装置将钢材和混凝土结构连接在一起，具有连接可靠性高、适应性好的优点。
锚固连接方式适用于节点连接受力集中、要求安全可靠的情况。
三、节点构造的优势装配整体式钢连接混合框架结构节点构造具有以下几个优势：3.1 施工效率高采用装配整体式的设计方式，节点构造可以在工厂进行预制，然后现场进行简单的安装和调整，大大提高了施工效率和工程进度。
钢框架结构节点设计之我见x
钢框架结构节点设计之我见x 【摘要】钢框架梁柱连接节点起到传递弯距和剪力的作用，其连接节点设计是钢结构设计的重要内容之一，它直接影响结构在荷载作用下的整体性能以及单个构件的受力分析。
本文针对钢框架梁柱连接节点的形式及其设计进行了探讨。
希望能为以后的类似设计提供一定的指导作用。
【关键词】钢框架；连接节点；设计钢框架梁柱是钢结构建筑中常用的结构体系，其中梁柱节点连接是保证钢结构安全的重要部位，节点设计是否恰当，不仅影响到结构承载力的可靠性和安全性，还会对结构构件的加工制作与工地安装的质量造成影响，并直接影响结构造价，因此节点设计是整个结构设计的关键环节。
钢框架梁柱连接节点通常采用刚性连接方式，而刚性连接方式按其构造形式主要有全焊接连接节点、栓焊混合连接节点和全螺栓连接节点三种类型，三种连接方式。
一、节点的简化框架节点一般总是三向受力的，但当按平面框架进行结构分析时，则节点也相应地简化。
框架节点可简化为刚接节点，铰接节点和半铰接节点，这要根据施工方案和构造措施确定。
在现浇钢筋混凝土结构中，梁和柱内的纵向受力钢筋都将穿过节点或锚入节点区，这时简化为刚接节点[1]。
装配式框架结构则是在梁和柱子的某些部位预埋钢板，安装就位再焊接起来，由于钢板在其自身平面外的刚度很小，同时焊接质量随机性很大，难以保证结构受力后梁柱间没有相对转动，因此常把这类节点简化成铰接节点或半铰节点。
二、梁柱连接节点的形式及设计1、全焊接连接节点的形式及设计（1）全焊接连接节点的形式全焊接连接节点是工程中较为常见的梁柱连接节点形式，即梁的上、下翼缘采用全熔透坡口对接焊缝，腹板用角焊缝与柱连接，且工字型柱在梁翼缘对应处应加水平加劲肋，箱形柱内应设加劲肋隔板，加劲肋应按与梁翼缘等强设计，其连接焊缝亦应满足等强传力的要求。
梁柱刚性连接中，梁端内力向柱传递时，梁端弯矩主要由梁翼缘承担，梁端剪力则主要由梁腹板承担。
（2）全焊接连接节点的设计为避免增加结构刚度和接头部位应力集中，根据“强节点、弱构件”的原则，适当加强节点，以不发生失稳为条件，设计时可适当削弱梁，使梁上出现“塑性铰”。
对变电站建筑框架结构及钢结构节点设计的探究思考
对变电站建筑框架结构及钢结构节点设计的探究思考摘要：主控楼、配电楼和构支架等是变电站建筑中的主要组成部分，在我国大部分地区水泥杆的构支架已经逐步被钢管杆取代，钢筋混凝土框架结构代替了砖混结构的变电站建筑，使得变电站的安全性大大提高。
随着我国变电站框架结构设计的标准化，必须要把握变电站建筑框架结构的设计，了解钢结构节点的设计情况，这样才能优化变电站建筑的结构设计情况。
关键词：变电站；建筑框架结构；钢结构；节点；设计电能通过高电压进行传输可有效降低电能损耗，高压变电站是电力系统供配电的重要场所。
变电站组装电气设备安装的结构设计至关重要，是能否满足电力系统的安全运行、保证用户安全用电需求的重要环节。
一、变电站建筑框架结构设计（一）基础设计天然基础设计可以应用柱下条形基础，尤其是的柱下扩展基础地基土比较松软的情况，或有效防止地基不均匀沉降。
节点处的基础宽度要适当增加，对于柱下节点处基础底面积重复使用的情况，条形基础下方的垫层可以运用C20混凝土铺设100mm，这样基础浇筑混凝土的质量才可以达到设计要求[1]。
如果地基土基础埋深超过3m，承载力比较差，可以建设地下室并通过筏板或桩筏基础来提升地基承载力，这样不容易发生地基不均匀沉降的现象。
在设计筏板基础时，要保证地基土承载力满足设计要求，通过适当扩大建筑四周的地下室筏板，保证其上部荷载可以均匀分摊。
如果筏板长度或面筋较大，可以设置后浇带，在筏板的凝土浇筑60天后进行封堵。
进行山区建设时，要及时评价场区的工程地质和水文地质。
选建建设场地要慎重，排除对建筑物有潜在威胁或直接危害的滑坡、泥石流、崩塌、岩溶、土洞等强烈发育地段。
（二）平面结构设计在高度方向楼板可以将建筑物分隔为若干层，保证其受力上为墙、柱水平方向提供支撑和联系杆件，这样墙柱才更加稳定，可以承受水平方向传来的荷载，传给墙、柱和基础。
配置板筋要选择二级钢筋或三级钢筋，这样才能够满足其大跨度或重荷载板的受力需求，而且此类钢筋的刚度大，施工过程支座面筋不易被踩趴，可以保证面筋的受力充足。
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钢框架结构节点设计探讨
摘要:钢框架梁柱连接节点起到传递弯距和剪力的作用, 其连接节点设计是钢结构设计的重要内容之一，它直接影响结构在荷载作用下的整体性能以及单个构件的受力分析。
本文针对钢框架梁柱连接节点的形式及其设计进行了探讨。
关键词: 钢框架；连接节点；设计
钢框架梁柱是钢结构建筑中常用的结构体系,其中梁柱节点连接是保证钢结构安全的重要部位,节点设计是否恰当,不仅影响到结构承载力的可靠性和安全性,还会对结构构件的加工制作与工地安装的质量造成影响,并直接影响结构造价,因此节点设计是整个结构设计的关键环节。
钢框架梁柱连接节点通常采用刚性连接方式, 而刚性连接方式按其构造形式主要有全焊接连接节点、栓焊混合连接节点和全螺栓连接节点三种类型, 三种连接方式。
1 梁柱连接节点的形式及设计
1.1 全焊接连接节点的形式及设计
（1）全焊接连接节点的形式全焊接连接节点是工程中较为常见的梁柱连接节点形式, 即梁的上、下翼缘采用全熔透坡口对接焊缝, 腹板用角焊缝与柱连接, 且工字型柱在梁翼缘对应处应加水平加劲肋, 箱形柱内应设加劲肋隔板, 加劲肋应按与梁翼缘等强设计, 其连接焊缝亦应满足等强传力的要求。
梁柱刚性连接中, 梁端内力向柱传递时, 梁端弯矩主要由梁翼缘承担, 梁端剪力则主要由梁腹板承担, 见图1 (a)。
（2）全焊接连接节点的设计为避免增加结构刚度和接头部位应力集中, 根据“强
节点、弱构件”的原则, 适当加强节点, 以不发生失稳为条件, 设计时可适当削弱梁, 使梁上出现“塑性铰”。
另外, 要尽量减小结构焊接接头部位的应力集中, 如腹板上有工艺孔应平滑过渡。
1.2 栓焊混合连接节点的形式及设计
（1）栓焊混合连接节点的形式
栓焊混合连接节点是目前多、高层钢框架结构工程中最为常见的梁柱连接节点形式, 即梁的上、下翼缘采用全熔透坡口对接焊缝, 而梁腹板采用普通螺栓
或高强螺栓与柱连接的形式, 见图1 ( b)。
这样既可以保证节点属刚性连接, 同时结构可承受一定的动力荷载。
栓焊混合连接节点能满足工程抗震所要求的延性, 设计时要充分考虑节点处梁的强度因打孔而被削弱的情况, 也要注意梁上的孔应平滑过渡。
（2）栓焊混合连接节点的设计
栓焊混合连接节点的梁腹板与柱通常采用摩擦型或承压型高强螺栓连接, 实际工程中前者应用居多。
摩擦型高强螺栓连接在受剪设计时, 以剪力达到板件接触面间由螺栓预压力使板件压紧所提供的最大摩擦力为极限。
在设计摩擦型高强螺栓时, 应保证连接点在整个使用期间的剪力不超过最大摩擦力, 使板件间不会发生相对滑移变形, 连接件按弹性整体受力考虑。
1.3 全螺栓连接节点
全螺栓连接节点为梁腹板及翼缘与柱以普通螺栓或高强螺栓现场连接, 以传递轴力、弯矩与剪力的连接形式,见图1-c。
因连接节点的刚性不如前两种连接形式好, 故实际工程中应用较少。
2 骨形连接节点
上述三种连接方式都可以设计成骨形连接节点, 骨形连接节点主要用于设防烈度为8 度及以上的框架, 即在距梁端一定距离处, 将梁翼缘两侧做月牙形切削, 形成薄弱截面, 这种削弱部分截面能够改变塑性铰出现的位置, 使节点处因梁端最大弯矩作用下形成的塑性铰偏离脆弱的节点连接部位, 向跨中转移, 通过削弱梁来保护梁柱连接节点。
采用这种节点经过对梁进行合理的截面削弱, 使得较长的一段梁几乎同步进入塑性, 真正做到了增加梁柱节点的延性, 充分发挥了钢材的塑性, 但在设计时要保证对梁的削弱所造成的结构刚度和强度在正常结构设计荷载作用下完全能满足要求。
骨形连接即在梁翼缘两侧做月牙形切削, 月牙形切削面应刨光, 且宜对上、下翼缘均进行切削, 切削后的梁翼缘截面面积不宜大于原截面面积的90%, 并能承受按弹性设计时多遇地震下的组合内力。
某工程支架平面尺寸为17．9×20．0m、高度为30m, 共五层, 在二层梁上集中荷载最大为130 t、水平荷载最大为15t, 本工程钢框架具有跨度大、梁上集中荷载和水平荷载都较大的特点。
考虑上述特点设计采用箱形钢柱、H 型钢梁, 在大荷载处采用箱形钢梁, 梁柱采用栓焊混合连接方式。
因水平荷载大, 框架弹性层间位移角不满足《建筑抗震设计规范》的要求, 设计中采用增加柱间支撑的方法, 以减小框架弹性层间位移角, 但部分柱间因有原烟气和净烟气烟道通
过而无法在全范围加柱间支撑, 在受影响部分设计考虑设局部柱间支撑, 以上支撑均采用全焊接连接, 如图3所示。
通过上述工程设计, 认为在钢框架结构节点设计中应在如下方面引起足够的重视:①注意节点受力, 减少应力集中, 避免钢材三向受拉;②节点连接应设计成强节点、弱构件, 不使结构因连接较弱而破坏;
③节点连接应按地震组合内力进行弹性设计, 并对连接的极限承载力进行验算;
④构件的拼接应按等强度或比等强度更高的原则设计;(尽量简化节点构造, 以便于制作和安装。
4 结束语
综上所述，梁柱连接节点设计是钢框架结构设计的重点,也是难点,因此,常常引起设计人员的足够重视就不足为奇了。
设计中要在借鉴以往成功经验的同时,通过不断优化、完善梁柱连接节点设计,使节点设计与整体结构相协调。
参考文献
[1] 严佩祥，浅谈钢框架结构节点设计[J]科技与生活，2011.08
[2] 高重一，钢结构框架设计中节点域问题的探讨[J]石油化工设计，2009.03
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。