钢框架节点连接设计浅析.docx

钢框架节点连接设计浅析摘要：随着钢结构建筑设计技术的成熟及中国钢材产量的迅猛发展钢结构体系在中国建筑市场上所占份额越来越重本文参照相关规范规程以及在工程应用中遇到的问题综合阐述多层及高层钢结构梁与柱连接节点的设计方法。关键词：节点设计；铰接连接；刚接连接；节点连接构造一、钢结构梁柱节点的分类1.1梁柱连接基于刚度的分类根据EC3（1993）规定如果梁柱连接节点的转动刚度≤0.5倍被连接梁线刚度即：Kz≤0.5ib则这个连接被认为是铰接。在竖向荷载作用下梁端弯矩弯矩已经很小挠度已经接近简支梁挠度的84%以上。EC3规定对于刚性连接有侧移时Kz≥25ib则梁柱连接可以看成是刚接的；在无侧移的情况下Kz≥8ib则梁柱连接可以看成是刚性的即忽略梁柱连接半刚性的影响。从梁端弯矩和跨中挠度的角度出发可决定刚性连接的分界：节点转动的影响使得梁端弯矩减小到刚接时的80%作为分界标准要求节点转动使得跨中挠度增加不要超过20%。1.2梁柱连接基于强度和变形能力的分类梁柱连接节点根据连接的强度分为以下四类：1）.铰接连接：连接有足够的转动能力且其极限承载力≤被连接梁的塑性弯矩的25%；2）.等强连接：连接有足够的转动能力且其极限弯矩至少等于被连接梁的塑性弯矩；3）欠强连接：连接有足够的转动能力其极限弯矩为（0.25～1.0）Mpb；4）超强连接：连接的极限弯矩至少等于被连接梁塑性弯矩的1.2倍此时不要求连接的转动能力。二、刚性节点连接构造目前比较常用的刚性连接构造主要有以下几种：1）混合连接。通常有两种做法一种是梁上下翼缘与钢柱连接采用全熔透的坡口焊缝腹板可采用刚度较大的角钢用高强螺栓与钢柱连接；另一种则是梁上下翼缘用全熔透的坡口焊缝腹板则采用高强度螺栓与柱翼缘上的剪力板连接。2）全焊连接。梁上下翼缘采用全熔透的坡口焊缝腹板则采用双面角焊缝。这种连接对焊接工艺要求比较高否则连接部位会出现局部严重的应力集中出现三向应力状态影响结构的受力性能。3）T型连接件节点。通过T型钢材将柱翼缘和梁翼缘采用高强螺栓连接这种连接的好处就是不会出现严重的残余应力和三向应力也有些资料将这种连接构造作为大刚度的半刚性连接。多高层钢结构中梁柱连接一般采用刚性连接具体做法有柱贯通式和梁贯通式两种类型。一般采用柱贯通式。柱在两个互相垂直的方向都与梁刚性连接时宜采用箱型截面并在梁翼缘处设置隔板；隔板采用电渣焊时柱壁板厚度不宜小于16mm小于16mm时刻改用工字型柱或采用贯通式隔板。当柱仅在一个方向与梁刚接时宜采用工字型截面并将柱腹板置于刚接框架平面内。柱在梁翼缘对应位置应设置横向加劲肋加劲肋的尺寸应：1）对于仅一侧有梁连接的柱（边柱）加劲肋的厚度不得小于梁翼缘厚度的一半；2）对应两侧都有梁连接的节点（中柱）加劲肋的厚度取两侧梁翼缘厚度较大者；3）加劲肋的宽度不小于向加劲肋传递拉压力的板件的宽度但是通常加劲肋和柱翼缘齐平；4）加劲肋的宽度比不得大于15（235/fys）？fys为加劲肋的屈服强度；5）加劲肋按照压杆计算强度和稳定性计算稳定性时计算长度是柱腹板高度截面是加劲肋截面加两侧各12倍的柱腹板厚度稳定系数按照压杆柱曲线b确定。三、半刚性节点连接构造半刚性节点种类比较多常见的形式主要有以下几种：1）腹板双角钢的顶底角钢连接。该构造为最典型的半刚性连接四个角钢分别与梁的翼缘、腹板用高强螺栓与柱连接；2）腹板双角钢连接或剪切板连接。腹板双角钢连接或剪切板连接主要由两个角钢或钢板通过焊缝或高强螺栓将柱翼缘与梁腹板连接起来。有资料显示这类节点大约能够承受完全刚接节点端部弯矩的20%；3）梁顶底角钢连接。梁上下翼缘各用一个角钢与柱连接可以承担一定的梁弯矩；4）外伸端板连接。这种连接是抗弯钢框架常用的连接方法端板与梁上、下翼缘与腹板焊接连接端板与柱翼缘用高强螺栓连接通常有外伸式和平齐式。外伸式端板伸出梁翼缘然后高强螺栓集中在翼缘附近连接；平齐式端板与梁翼缘平齐高强螺栓只能在腹板范围内连接。5）矮端板连接。端板的高度小于梁高连接方法同外伸端板所以这种连接的转动刚度比较小弯矩-转角特性与双腹板角钢连接相似。6）腹板单角钢或单板连接。腹板仅用一个角钢与钢柱通过焊接或高强螺栓连接其刚度很小很接近柔性连接。7）短T型钢连接件。这种连接用高强螺栓连接将两个短T型钢连接件的腹板与梁上下翼缘连接其翼缘与钢柱翼缘连接受力特点接近于刚性连接。铰接连接是