建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)分類及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

文/初亮 沈陽恒信達(dá)鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司 遼寧沈陽 110000

1、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)原理及要求

鋼結(jié)構(gòu)是由構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)組成，每一個構(gòu)件必須用節(jié)點(diǎn)來連接，從而使鋼結(jié)構(gòu)成為一個完整的整體，因此節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)必須要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，節(jié)點(diǎn)的連接必須有明確的傳力路線和安全的構(gòu)造保證。

節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）連接的設(shè)計(jì)應(yīng)與結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析時的假定相一致；（2）結(jié)構(gòu)的荷載，內(nèi)力組合應(yīng)能提供連接的最不利組合；（3）連接的構(gòu)造應(yīng)傳力直接，各零件受力明確，并盡可能避免嚴(yán)重的應(yīng)力集中；（4）連接的計(jì)算模型能考慮剛度不同的零件間的變形協(xié)調(diào)；（5）構(gòu)件相互連接的節(jié)點(diǎn)應(yīng)盡可能避免偏心，不能完全避免時應(yīng)考慮偏心的影響；（6）避免在結(jié)構(gòu)內(nèi)力產(chǎn)生過大的殘余應(yīng)力，尤其是約束造成的殘余應(yīng)力，避免焊縫過度密集；（7）厚鋼板沿厚度方向受力容易出現(xiàn)層間撕裂，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時應(yīng)注意。

其次是鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)應(yīng)符合制作、運(yùn)輸和安裝方便的原理。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)合理，必然便于施工和安裝，這對提高鋼結(jié)構(gòu)施工效率，降低生產(chǎn)成本具有積極的作用。而節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)不合理，安裝起來必然會出現(xiàn)各種問題，影響施工進(jìn)度，甚至是造成質(zhì)量問題；因此在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)上還應(yīng)該以簡單、安全、快捷，便于施工為理論依據(jù)。

最后就是要核算節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的成本，要通過節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)對整個鋼結(jié)構(gòu)施工建設(shè)是否是最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，綜合考量節(jié)點(diǎn)所選取的類型，在工時與材料之間求的最佳平衡。因此節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)還要做到定型化和標(biāo)準(zhǔn)化。

2、建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的主要分類

2.1 剛性連接

（1）梁的拼接。梁的拼接通常包括焊接和螺栓連接，螺栓連接的強(qiáng)度雖然沒有焊接的大，但螺栓連接制作簡單，且質(zhì)量能夠得到保證，因此，螺栓連接是現(xiàn)場較為常用的拼接方式。焊接連接操作相對煩瑣，有時還存在質(zhì)量的不確定性，所以這種連接方式一般用于工廠。螺栓連接的缺點(diǎn)是接頭尺寸較大，產(chǎn)生一定的板材消耗，在遇到地震等地質(zhì)災(zāi)害時，有可能產(chǎn)生位移，此外，螺栓的價格也較高。

（2）邊柱與梁的連接。邊柱與梁的連接也屬于剛性連接的一種。一般情況下，端板連接是邊柱與梁連接的主要方式。端板連接就是一種通過兩個建筑構(gòu)件之間的端板進(jìn)行節(jié)點(diǎn)連接的方式。端板連接具有連接性能好、質(zhì)量易控制、焊接質(zhì)量高、抗震性能好、安裝施工簡單等優(yōu)點(diǎn)。

（3）柱與柱的連接。在柱與柱的連接過程中，施工人員應(yīng)注意柱截面的變化形式。不同的截面形式所選用的連接方式不同，一般分為變截面和等截面柱連接兩種方式。在實(shí)際的工程中，施工人員常選用等截面的焊接形式進(jìn)行拼接，其焊接拼接形式與梁構(gòu)件拼接形式相同。

2.2 半剛性連接

半剛性連接節(jié)點(diǎn)應(yīng)該保障節(jié)點(diǎn)的承載能力不能低于其所連接的建筑構(gòu)件的承載能力。但是半剛性連接節(jié)點(diǎn)在實(shí)際設(shè)計(jì)中一般不會運(yùn)用，主要是因?yàn)榘雱傂赃B接的方式與建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)之間的關(guān)系導(dǎo)致建筑構(gòu)件的彈性剛度要大于連接節(jié)點(diǎn)的彈性剛度。

2.3 鉸接連接

①主次梁的連接。目前，處理主次梁的連接時采用比較多的方式是簡支連接，在建筑要求較高時同樣可以選擇剛性連接。雖然這種連接方式相對復(fù)雜，但它無需對次梁進(jìn)行翼緣處理，因而這種連接方式也比較受建筑師們的青睞。②斜梁的連接。當(dāng)對跨度較大的斜梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時，為方便施工運(yùn)輸，通常將斜梁分段設(shè)計(jì)，之后再在施工現(xiàn)場進(jìn)行現(xiàn)場的拼接。③柱腳節(jié)點(diǎn)連接。由于柱腳節(jié)點(diǎn)發(fā)生不穩(wěn)定而造成工程事故的案例非常多，因此在施工作業(yè)中要特別注重柱腳節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。對于一般民用建筑，其受側(cè)向力較小，一般采取鉸接方式，最常見的就是采用平板式鉸接，優(yōu)點(diǎn)是受力較合理，連接較為方便。對于鋼筋混凝土柱腳而言，又可以區(qū)分為端承式和插入式兩種，但后者為剛性連接。

3、建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

3.1 焊接

在建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中，焊接環(huán)節(jié)需要注意對焊接焊縫的尺寸與形式進(jìn)行分析，按照相關(guān)的規(guī)范和要求進(jìn)行核對，嚴(yán)格遵守施工建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)，確保焊接構(gòu)件的合理性，使之不會對建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)產(chǎn)生不利影響。焊接構(gòu)件的質(zhì)量及尺寸，對于鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的銜接與設(shè)計(jì)都會產(chǎn)生一定的影響。建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡力將這種影響控制在一定的范圍之內(nèi)，才能更好的進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)工作。有效的控制焊接構(gòu)件的質(zhì)量及設(shè)計(jì)水平，也是提高建筑工程鋼結(jié)構(gòu)合理性的基礎(chǔ)。因此，在實(shí)際工作中，關(guān)注焊接環(huán)節(jié)的完成情況也非常重要。

3.2 栓接

在實(shí)際工作中，栓接也是建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中不可忽視的一個重要因素。一般情況下，雖然栓接的基本形式已經(jīng)很少被采用，但是由于普通螺栓抗剪性能較差，都會優(yōu)先考慮選擇高強(qiáng)的螺栓進(jìn)行替代。在此基礎(chǔ)之上，通過一定的計(jì)算公式，得出可靠的支撐數(shù)據(jù)，使之設(shè)計(jì)工作更加的合理、安全。此外，在建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，還需要考慮采用螺栓的規(guī)格與數(shù)量，避免過多的采購螺栓加大施工成本，造成資源浪費(fèi)。

3.3 連接板

在實(shí)際工作中，建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，還需要考慮連接板的相關(guān)工作。結(jié)合建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，選擇厚度合理的連接板，并綜合考慮梁腹板、現(xiàn)場焊接、鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)防腐等環(huán)節(jié)的影響因素，再進(jìn)行相關(guān)施工，在確保建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)合理的基礎(chǔ)之上，還可以提高建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，進(jìn)一步促進(jìn)建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)工作順利的開展。因此，在實(shí)際工作中，充分考慮建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)涉及的各種影響因素也非常重要。

結(jié)語：

鋼結(jié)構(gòu)憑借其抗震性能好、強(qiáng)度高、成本低的優(yōu)勢，成為我國建筑發(fā)展的主要方向。但在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，要注重與實(shí)際情況相結(jié)合，要在不同情況下實(shí)施不同的鋼結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)方案，確保鋼結(jié)構(gòu)本身的質(zhì)量安全以及不同載荷條件下鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性等。