探究鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1、    探究鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與應(yīng)用    史宇亮摘 要:本文就剛框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了相關(guān)闡述，連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之一，文章就節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的具體原則及節(jié)點(diǎn)連接的主要形式進(jìn)行了探析。關(guān)鍵詞:鋼框架結(jié)構(gòu) 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 應(yīng)用中圖分類號(hào)：tu391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： a 文章編號(hào)：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)社會(huì)發(fā)展也在不斷進(jìn)步,科技技術(shù)不斷的飛躍,對(duì)于框架結(jié)構(gòu)已經(jīng)不是單一只應(yīng)用鋼筋混凝土了。而全鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)面積較小并且自重較輕、延性大、工期短,所承載的能力較大等方面的特性,所以,已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到現(xiàn)代社會(huì)城市建設(shè)實(shí)際工程當(dāng)中。一、對(duì)于節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

2、的具體原則1.在鋼框架抗震的設(shè)計(jì)當(dāng)中必須要根據(jù)強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件以及強(qiáng)焊縫弱鋼材的三強(qiáng)設(shè)計(jì)的原則, 而對(duì)于支撐桿和框架的構(gòu)件,可以提高節(jié)點(diǎn)承載力,同時(shí)也可以避免破壞節(jié)點(diǎn)以及構(gòu)件, 從而保證了構(gòu)件的整體性其所特有的必要條件。然而由于對(duì)框架與節(jié)點(diǎn)的要求又不能過(guò)強(qiáng),在一定程度內(nèi)是允許在發(fā)生地震時(shí), 在梁柱節(jié)點(diǎn)域的板件可以出現(xiàn)適當(dāng)?shù)那冃?從而也提高了框架的延性。在處理強(qiáng)柱弱梁型的框架時(shí), 由于它可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件總體屈服,所以在出現(xiàn)地震時(shí)而構(gòu)件坍塌,其主要的原因就是因?yàn)闃?gòu)件受到了地震的作用在其損傷后而降低了承載重荷的能力。在通常的情況下, 由于框架梁只承受本樓層的荷載, 但是框架柱是需要承擔(dān)更多樓層

3、的荷載重力,所以,強(qiáng)柱是可以加強(qiáng)框架防坍塌的主要能力。在構(gòu)件焊縫的延性方面,通常會(huì)低于連接件鋼材的延性, 而作為強(qiáng)焊縫弱鋼材的關(guān)鍵因素就是, 焊縫承載力必須要高于被連接件鋼材板件的承載力,從而促使構(gòu)件屈服截面可以防止出現(xiàn)在焊縫卻位于鋼板當(dāng)中,也提高了構(gòu)件的延性。2.對(duì)于平面設(shè)計(jì)的主要原則就是,在設(shè)計(jì)全鋼框架結(jié)構(gòu)時(shí),主要是達(dá)到建筑平面的簡(jiǎn)單規(guī)則、空間的合理劃分、外形簡(jiǎn)潔等利于結(jié)構(gòu)布置的特點(diǎn)。而對(duì)于結(jié)構(gòu)布置必須要促使在結(jié)構(gòu)每層抗側(cè)力要同在水平作用下的合力可以接近重合,從而降低結(jié)構(gòu)受扭的作用。由于抗側(cè)力的構(gòu)件應(yīng)沿平面的縱橫進(jìn)行布置,必須要均勻、分散以及對(duì)稱,在柱距之間不能過(guò)大,而應(yīng)用柱網(wǎng)可以在6m9

4、m左右。同時(shí),對(duì)于結(jié)構(gòu)的布置必須要避免出現(xiàn)豎向與平面不規(guī)則的現(xiàn)象,在計(jì)算結(jié)構(gòu)時(shí)必須要應(yīng)用相關(guān)實(shí)際的計(jì)算模型,也要考慮到扭轉(zhuǎn)的作用,但是,如果出現(xiàn)較為不規(guī)則的結(jié)構(gòu)則可以進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算。二、在鋼框架結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)連接根據(jù)梁柱連接轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)造以及與剛度之間可以把梁柱的連接節(jié)點(diǎn)主要分為以下幾類。1.剛性連接。一般在剛性連接當(dāng)中主要包括了栓焊連接、全焊連接以及全栓連接。而對(duì)于這種構(gòu)造如果是在梁柱連接中是具有一定的剛性,而在梁柱間沒(méi)有相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng), 所以可以承受彎矩。但是, 在通常的情況下,如果框架是抵抗側(cè)力時(shí),一般都是應(yīng)用剛性連接,但是,剛性連接如果從理論上講, 它所承受的剪力與彎矩的能力都不會(huì)小于梁的承載力,

5、 也就是不會(huì)低于腹板全塑性剪力以及塑性鉸彎矩。栓接：鉚接形式，在建筑工程中，現(xiàn)已很少采用，普通螺栓抗剪性能差，可在次要結(jié)構(gòu)部位使用。高強(qiáng)螺栓，使用日益廣泛。常用8.8s和10.9s兩個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。根據(jù)受力特點(diǎn)分承壓型和摩擦型。兩者計(jì)算方法不同，高強(qiáng)螺栓最小規(guī)格m12。常用m16m30。超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定，設(shè)計(jì)中應(yīng)慎重使用。自攻螺絲：用于板材與薄壁型鋼間的次要連接。國(guó)外在低層墻板式住宅中，也常用于主結(jié)構(gòu)的連接。連接板：可簡(jiǎn)單取其厚度為梁腹板厚度加4mm，然后驗(yàn)算凈截面抗剪等。梁腹板：應(yīng)驗(yàn)算栓孔處腹板的凈截面抗剪，承壓型高強(qiáng)螺栓連接還需驗(yàn)算孔壁局部承壓，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)必須考慮安裝螺栓、現(xiàn)場(chǎng)焊接等的施

6、工空間及構(gòu)件吊裝順序等。構(gòu)件運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法安裝是初學(xué)者常犯的錯(cuò)誤。此外，還應(yīng)盡可能使工人能方便地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位與臨時(shí)固定。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮制造廠的工藝水平。比如鋼管連接節(jié)點(diǎn)的相貫線的切口需要數(shù)控機(jī)床等設(shè)備才能完成。2.柔性連接。在設(shè)計(jì)和分析的過(guò)程中,如果該構(gòu)造在承受重力的荷載時(shí)它不會(huì)傳遞彎矩, 只會(huì)傳遞剪力, 所以, 應(yīng)用這種方法其實(shí)就是為了達(dá)到簡(jiǎn)支梁支撐條件,也就是在梁端并沒(méi)有發(fā)生線位移, 卻可以轉(zhuǎn)動(dòng)。3.半剛性連接。該連接是作為轉(zhuǎn)動(dòng)剛度在剛接與柔性連接之間節(jié)點(diǎn)的連接形式。由此可以看出,在這三種接連當(dāng)中,如果應(yīng)用柔性連接時(shí),其構(gòu)造較為簡(jiǎn)單,然而在耗能與剛度方面性能會(huì)較差, 而結(jié)構(gòu)的抗震能力與抗風(fēng)

7、能力不夠完善。而應(yīng)用剛性連接,其具有較好的受力性能,但構(gòu)造較為復(fù)雜, 不利于施工, 所以難以確保其質(zhì)量。但是,在應(yīng)用半剛性連接當(dāng)中, 它所具有柔性連接與剛接的優(yōu)點(diǎn), 同時(shí)也可以減少梁跨中彎矩,而加強(qiáng)了側(cè)向的剛度,并且具有良好的承載能力。此外,在施工過(guò)程當(dāng)中,它的構(gòu)造較為簡(jiǎn)單,可以保證其施工質(zhì)量。三、對(duì)于節(jié)點(diǎn)連接的主要形式通常梁柱節(jié)點(diǎn)的連接形式主要表現(xiàn)在幾個(gè)方面:1.在梁和柱所應(yīng)用的是丁字形的連接形式,在柱上會(huì)焊有安裝的用支托,而柱的腹板可以應(yīng)用橫向的加勁肋進(jìn)行加強(qiáng)。其優(yōu)點(diǎn)具有較大的剛度,而缺點(diǎn)就是具有較大的施工難度,并且不易確保質(zhì)量。2.在梁和柱之間以角鋼與蓋板的連接形式在根據(jù)梁腹板和豎直角鋼

8、的連接, 從而傳遞剪力。在柱上會(huì)焊有用支托,可以避免仰焊,而在上部的水平板必須要小于梁翼緣,下其部要大于梁翼緣。3.應(yīng)用寬翼緣t形鋼的連接形式其優(yōu)點(diǎn)就是可以提高柱的抗扭剛度, 而缺點(diǎn)就是耗鋼量較多。四、在樓板與節(jié)點(diǎn)的連接一般在建筑的樓蓋主要是以砼和鋼所組成的,所以,作為樓板就必須要具有一定的剛性,從而分配和傳遞地震影響。而樓蓋梁主要是通過(guò)砼和鋼組成梁, 所以樓板必須要應(yīng)用在壓型鋼板上做現(xiàn)澆的鋼筋砼所組合的樓板, 并且在鋼梁與樓板當(dāng)中的連接是設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵條件, 只有穩(wěn)定的連接才可以確保樓蓋的整體性, 也能有效的分配和傳遞地震影響。一般方鋼和t型鋼均是剛性連接,而彎鋼筋和圓柱頭栓釘?shù)倪B接均是柔性

9、連接, 通常連接件都是圓柱頭栓釘, 而栓釘?shù)闹睆揭话阍?6mm25mm左右, 對(duì)于設(shè)置抗剪連接件時(shí)必須要達(dá)到相關(guān)的規(guī)定要求。(1)在連接件沿梁的跨度方向其間距的厚度不能超過(guò)混凝土翼板的4倍,其主要目的就是為了避免鋼梁的接觸面與翼板之間出現(xiàn)較大的裂縫,并且影響其整體的耐久性。(2)在栓釘連接件的釘頭超出翼板底部的鋼筋頂面并且不能低于30mm,以確保連接件可以在鋼梁和混凝土翼板之間產(chǎn)生抗掀起的作用。(3)在連接件外側(cè)的邊緣和鋼梁翼緣之間則不能低于20mm。(4)對(duì)于在連接件頂面的混凝土其保護(hù)層的厚度不能低于15mm。(5)對(duì)于連接件外側(cè)的邊緣直到混凝土板邊緣期間的距離不能低于100mm。五、結(jié)束語(yǔ)總之, 在應(yīng)用其軟件時(shí),要按照工程的主要特性,并合理規(guī)范地選擇計(jì)算參數(shù), 以保證其準(zhǔn)確性。在設(shè)計(jì)當(dāng)中, 必須要按照設(shè)計(jì)的依據(jù)、技術(shù)數(shù)據(jù)、荷載、選擇材料的具體要求、結(jié)構(gòu)的布置、設(shè)計(jì)要求、選擇構(gòu)件截面以及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等方面都要了解詳細(xì)