高層建筑鋼結(jié)構(gòu)第六章節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)講解課件

1、6 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) Connection Design6.1 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的一般原則和方法節(jié)點(diǎn)傳力應(yīng)簡捷、明確、可靠，其計(jì)算簡圖應(yīng)與實(shí)際受力一致；節(jié)點(diǎn)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度，其承載力應(yīng)等于或高于構(gòu)件的承載力；采取合理的細(xì)部構(gòu)造，使節(jié)點(diǎn)具有足夠的延性和韌性；簡化節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，便于制作和安裝，經(jīng)濟(jì)合理。1) 設(shè)計(jì)原則當(dāng)非抗震設(shè)防時(shí)，應(yīng)按結(jié)構(gòu)處于彈性受力階段設(shè)計(jì):當(dāng)抗震設(shè)防時(shí)，尚應(yīng)按結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段設(shè)計(jì):2) 設(shè)計(jì)方法節(jié)點(diǎn)連接的極限承載力應(yīng)高于構(gòu)件屈服承載力節(jié)點(diǎn)處構(gòu)件塑性區(qū)的板件寬厚比應(yīng)滿足抗震規(guī)范要求應(yīng)有平面外隅撐防止節(jié)點(diǎn)附近的梁平面外失穩(wěn)節(jié)點(diǎn)連接的承載力應(yīng)高于構(gòu)件內(nèi)力設(shè)計(jì)值抗側(cè)力構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)連接的承載力設(shè)計(jì)值

2、應(yīng)高于構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)值；高強(qiáng)螺栓連接不得滑移下文重點(diǎn)3) 節(jié)點(diǎn)分類梁柱連接柱的拼接支撐節(jié)點(diǎn)連接柱腳梁的拼接次梁與主梁的連接抗側(cè)力構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)6.2 梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1) 節(jié)點(diǎn)分類與構(gòu)造特點(diǎn)梁與柱的剛性連接梁端垂直于工字形柱腹板的剛性連接梁與柱的半剛性連接梁與柱的鉸接連接柱兩側(cè)梁高不等時(shí)的剛性節(jié)點(diǎn)2) 梁柱剛性節(jié)點(diǎn)的非抗震設(shè)計(jì)典型剛性連接的承載力驗(yàn)算梁翼緣和腹板分別承擔(dān)彎矩和剪力原則(方法一)梁翼緣與柱翼緣的對(duì)接焊縫：梁腹板的角焊縫： M、V梁端彎矩和剪力設(shè)計(jì)值全截面受彎設(shè)計(jì)原則(方法二)梁翼緣與柱翼緣的對(duì)接焊縫：梁腹板的角焊縫(同時(shí)承受彎曲正應(yīng)力和剪應(yīng)力)：梁翼緣和腹板根據(jù)其剛度比分擔(dān)彎矩：梁腹板

3、與柱翼緣抗剪板采用高強(qiáng)螺栓連接時(shí)，最外側(cè)螺栓承受的剪力：考慮焊接熱影響對(duì)高強(qiáng)螺栓預(yù)拉力損失的影響系數(shù)節(jié)點(diǎn)無水平加勁肋時(shí)的柱腹板的驗(yàn)算在梁的受壓翼緣處，柱腹板的厚度tw應(yīng)同時(shí)滿足： 局部承壓條件： 局部穩(wěn)定條件：在梁的受拉翼緣處，柱翼緣板的厚度tc按強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)滿足：式中：Afb為梁受壓、受拉翼緣的截面面積；fc、 fb 為柱、梁鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；be為集中力作用下柱腹板計(jì)算高度邊緣處的壓應(yīng)力假定分布長度，betb5hy tb5(tc+ hf)； fyc為柱鋼材屈服點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)有水平加勁肋時(shí)柱腹板的驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)域腹板剪切強(qiáng)度的驗(yàn)算：式中：fv為鋼材抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；Vp為節(jié)點(diǎn)域腹板體積，當(dāng)柱為工字形截面時(shí)：V

4、phbhctw，箱形截面時(shí)： Vp1.8hbhctw。為防止節(jié)點(diǎn)域局部失穩(wěn)，節(jié)點(diǎn)域板厚應(yīng)滿足：3)梁柱剛性節(jié)點(diǎn)的抗震設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)承載力驗(yàn)算，應(yīng)按下述兩步進(jìn)行： 彈性驗(yàn)算： 極限承載力驗(yàn)算：抗側(cè)力構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)連接的承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)不小于構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)值；高強(qiáng)螺栓連接不得滑移Mu、 Mp按抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度下限計(jì)算：式中：Wpj連接的塑性抵抗矩 Wp被連接構(gòu)件的塑性抵抗矩 fu連接的抗拉強(qiáng)度下限 fy鋼材的屈服強(qiáng)度類似于對(duì)形心軸的面積矩矩形截面：工字形截面：箱形截面：Wp的計(jì)算方法當(dāng)工字形梁翼緣用對(duì)接焊縫、腹板用角焊縫連接時(shí)：Mu、Vu的計(jì)算方法式中：Af梁一個(gè)翼緣的截面積；he角焊縫的有效厚度；lw角

5、焊縫的有效長度； fu焊縫抗拉強(qiáng)度下限。簡化計(jì)算時(shí)，可忽略當(dāng)梁翼緣用對(duì)接焊縫、腹板用高強(qiáng)螺栓連接時(shí)：式中：Nvub、Ncub一個(gè)高強(qiáng)螺栓的最大抗剪強(qiáng)度和對(duì)應(yīng)的板件極限承壓強(qiáng)度：簡化計(jì)算時(shí)，可忽略fub高強(qiáng)螺栓最小抗拉強(qiáng)度；li螺栓群形心線兩側(cè)一對(duì)螺栓的距離。 純框架節(jié)點(diǎn)處的強(qiáng)柱弱梁條件式中：Wpc、Wpb分別為節(jié)點(diǎn)處柱和梁的截面塑性模量；N為柱軸向壓力設(shè)計(jì)值；Ac為柱截面面積；為超強(qiáng)系數(shù)，一級(jí)1.15、二級(jí)1.10、三級(jí)1.05節(jié)點(diǎn)域承載力驗(yàn)算：式中：Mpb1、Mpb2為節(jié)點(diǎn)兩側(cè)梁的全塑性受彎承載力 4/3由于邊緣構(gòu)件的存在導(dǎo)致的腹板抗剪強(qiáng)度增大系數(shù) 為折減系數(shù)，三、四級(jí)取0.6，一、二級(jí)取0

6、.7 (太厚不 利于吸收地震能量，太薄又會(huì)增大側(cè)移)亦應(yīng)滿足節(jié)點(diǎn)域不失去局部穩(wěn)定的板厚要求4)梁柱剛性節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)例題大連遠(yuǎn)洋大廈A座鋼結(jié)構(gòu)某節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（7度）H型梁與箱形柱栓焊混合連接(Q345鋼)柱截面：700 x700 x50，fy295MPa梁截面：H500 x220 x12x25 ，fy325MPa梁柱fu490MPa，梁凈跨度ln=8.3m梁翼緣完全焊透的坡口對(duì)焊，E50，二級(jí)， ftw295MPa， fuw490MPa；梁腹板用10.9級(jí)高強(qiáng)螺栓摩擦型連接，噴砂=0.4，M22，預(yù)緊力P=190kN。梁的承載力設(shè)計(jì)值M655kNm、V298kN，梁橫向荷載設(shè)計(jì)值VGb=220kN1)

7、2)考慮焊接熱影響對(duì)高強(qiáng)螺栓預(yù)拉力損失的影響系數(shù)ABC6.3 柱與柱的連接構(gòu)造1) 柱的截面形式2) 柱柱接頭部分熔透焊縫（用于非抗震結(jié)構(gòu)）箱形截面的工地焊接工地接頭的安裝耳板變截面處構(gòu)造H鋼邊柱H鋼中柱箱形邊柱箱形中柱非抗震結(jié)構(gòu)也可采用以下的變截面構(gòu)造箱形柱與十字形柱的連接6.4 梁與梁連接及梁的有關(guān)構(gòu)造1) 梁梁的鉸接連接次梁與主梁的疊接次梁與主梁的平接2) 梁梁的剛接我國規(guī)范?。涸O(shè)置側(cè)向支承點(diǎn)的必要性： 保證梁上塑性鉸轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，不出現(xiàn)梁的整體失穩(wěn)。側(cè)向支承桿件（次梁或隅撐）的要求： 要有足夠的強(qiáng)度和剛度。受壓區(qū)受拉區(qū)視為壓桿，不受受拉區(qū)約束：支承側(cè)向力F(1%3%)Afy/23) 梁的

8、側(cè)向隅撐4) 鋼梁洞口的補(bǔ)強(qiáng)6.5 柱腳1) 埋入式柱腳受力特點(diǎn)鋼柱底端直接埋入基礎(chǔ)梁或地下室墻體傳力方式軸力的1/3由底板直接傳給基礎(chǔ)，其他由栓釘承擔(dān)。彎矩靠與混凝土壁的擠壓力平衡。2) 埋入式柱腳構(gòu)造3) 外包式柱腳的受力特點(diǎn)柱底端擱置在基礎(chǔ)頂面，基礎(chǔ)伸出鋼筋混凝土短柱將柱腳包住。鋼柱與基礎(chǔ)鉸接時(shí)，軸壓力通過底板和栓釘傳給基礎(chǔ)；軸拉力通過底板外伸邊緣和錨栓傳給基礎(chǔ)。鋼柱與基礎(chǔ)剛接時(shí)，彎矩與剪力全部由外包鋼筋混凝土短柱承擔(dān)，再傳給基礎(chǔ)。栓釘起著至關(guān)重要的作用。 4) 外包式柱腳構(gòu)造5) 鋼柱腳的連接承載力驗(yàn)算Mpc為柱的全塑性彎矩；Mu為鋼柱腳連接的極限承載力 非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，按設(shè)計(jì)內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算，參見鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論 抗震設(shè)計(jì)時(shí)：6.6 抗側(cè)力構(gòu)件與框架的連接1) 中心支撐的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造2) 中心支撐的連接承載力驗(yàn)算 非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，按設(shè)計(jì)內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算，參見鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論 抗震設(shè)計(jì)時(shí)：3) 偏心支撐的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造6.7 節(jié)點(diǎn)的震害及改進(jìn)1) 節(jié)點(diǎn)的震害支撐連接節(jié)點(diǎn)