构件的连接节点是保证多、高层钢结构安全可靠的关键部位，对结构的受力性能有着重要的影响。节点设计的是否合理，不仅会影响结构承载力的可靠性和安全性，而且会影响构件的加工制作与工地安装的质量，并直接影响结构的造价。因此，节点设计是整个设计工作中的一个重要环节，必须予以足够的重视。

节点设计主要包括：梁与柱、梁与梁、柱与柱、支撑与梁柱、以及柱脚的连接节点（图7-1）设计。

设计原则

1.概述

（1）当非抗震设防时，弹性设计；当抗震设防时，弹塑性设计，而且节点连接的承载力应高于构件截面的承载力。

（2）对于要求抗震设防的结构，当风荷载起控制作用时，仍应满足抗震设防的构造要求。

（3）强震作用下塑性区一般将出现在距梁端（柱贯通型梁-柱节点）或柱端（梁贯通型梁-柱节点）算起的1/10跨长或两倍截面高度范围内。节点设计应验算下列各项：

1）节点连接的最大承载力；

2）构件塑性区的板件宽厚比；

3）受弯构件塑性区侧向支承点间的距离

4）梁-柱节点域中柱腹板的宽厚比和抗剪承载力。

（4）构件节点、杆件接头和板件拼装，可采用全熔透焊缝或部分熔透焊缝。遇下列情况之一时，应采用全熔透焊缝：

1）要求与母材等强的焊接连接；

2）框架节点塑性区段的焊接连接。

（5）焊缝的坡口形式和尺寸，应按《手工电弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》和《埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》的规定或其它适用的规定采用。

（6）为了焊透和焊满，焊接时均应设置焊接垫板和引弧板。

（7）高层建筑钢结构承重构件或承力构件（支撑）的连接采用高强度螺栓时，应采用摩擦型连接，以避免在使用荷载下发生滑移，增大节点的变形。

（8）抗震设防结构的高强度螺栓连接的最大受剪承载力，应按下式计算：

（9）在节点设计中，节点的构造应避免采用约束度大和易使板件产生层状撕裂的连接形式。

2.连接方式

根据连接方法可分为：全焊连接（通常翼缘坡口采用全熔透焊缝、腹板采用角焊缝连接）、栓焊混合连接（翼缘坡口采用全熔透焊缝、腹板则采用高强度螺栓连接）和全栓连接（翼缘、腹板全部采用高强度螺栓连接），如图7-2所示。

全焊连接：传力充分，不会滑移。良好的焊接构造与焊接质量，可以为结构提供足够的延性。缺点是焊接部位常留有一定的残余应力。

栓焊混合连接：先用螺栓安装定位，然后翼缘施焊，操作方便，应用比较普遍。试验表明，此类连接的滞回曲线与全焊连接情况相近，但翼缘焊接将使螺栓预拉力平均降低10%左右。因此，连接腹板的高强度螺栓实际预拉应力要留一定富裕。

全栓连接：全部高强度螺栓连接，施工便捷，符合工业化生产模式。但接头尺寸较大，钢板用量稍多，费用较高。强震时，接头可能产生滑移。

应用：在我国的多、高层钢结构工程实践中，柱的工地接头多采用全焊连接；梁的工地接头以及支撑斜杆的工地接头和节点，多采用全栓连接；梁与柱的连接多采用栓焊混合连接。

根据构造形式及其力学特性（按约束刚度）可分为：刚性连接（刚性节点）、半刚性连接（半刚性节点）和柔性连接（铰接节点）三大类型。

刚性连接：是指连接受力时，梁-柱轴线之间的夹角保持不变。实际使用中只要连接对转动约束能达到理想刚接的90%以上，即可认为是刚接。工程中的全焊连接、栓焊混合连接以及借助T形铸钢件的全栓连接属此范畴。

柔性连接（铰接）：是指连接受力时，梁-柱轴线之间的夹角可任意改变（无任何约束）。实际使用中只要梁-柱轴线之间夹角的改变量达到理想铰接转角的80%以上（即转动约束不超过20%），即可视为柔性连接。工程中的仅在梁腹板使用角钢或钢板通过螺栓与柱进行的连接属此范畴。

半刚性连接：介于以上两者之间的连接，它的承载能力和变形能力同时对框架的承载力和变形都会产生极为显著的影响。工程中的借助端板或者借助在梁上、下翼缘布置角钢的全栓连接等形式属此范畴。

3.安装单元的划分

钢框架安装单元的划分，应根据构件重量、运输以及起吊设备等条件确定。

（1）当框架的梁-柱节点采用“柱贯通型”节点形式（图7-2、7-3a）时，柱的安装单元一般采用三层一根；梁的安装单元通常为每跨一根。

（2）柱的工地接头一般设于主梁顶面以上1.0～1.3m处，以便安装。

（3）当采用带悬臂梁段的柱单元（树状型柱单元）时，悬臂梁段可预先在工厂焊于柱的安装单元上，悬臂梁段的长度（即接头位置）应根据内力较小并能满足设置支撑的需要和运输方便等条件确定。距柱轴线算起的悬臂梁段长度一般取0.9～1.6m。

（4）框架筒结构采用带悬臂梁段的柱安装单元时，梁的接头可设置在跨中。

（内容来源于网络，如有侵权请联系删除）

知识点：高层结构节点设计原则

相关推荐：

高层结构节点设计原则