建筑钢结构节点分类及设计要点

文/初亮 沈阳恒信达钢结构工程有限公司 辽宁沈阳 110000

1、节点设计原理及要求

钢结构是由构件和节点组成，每一个构件必须用节点来连接，从而使钢结构成为一个完整的整体，因此节点设计必须要根据钢结构设计需要，节点的连接必须有明确的传力路线和安全的构造保证。

节点构造设计应注意以下几点：（1）连接的设计应与结构内力分析时的假定相一致；（2）结构的荷载，内力组合应能提供连接的最不利组合；（3）连接的构造应传力直接，各零件受力明确，并尽可能避免严重的应力集中；（4）连接的计算模型能考虑刚度不同的零件间的变形协调；（5）构件相互连接的节点应尽可能避免偏心，不能完全避免时应考虑偏心的影响；（6）避免在结构内力产生过大的残余应力，尤其是约束造成的残余应力，避免焊缝过度密集；（7）厚钢板沿厚度方向受力容易出现层间撕裂，节点设计时应注意。

其次是钢结构的节点设计应符合制作、运输和安装方便的原理。节点设计合理，必然便于施工和安装，这对提高钢结构施工效率，降低生产成本具有积极的作用。而节点设计不合理，安装起来必然会出现各种问题，影响施工进度，甚至是造成质量问题；因此在节点设计上还应该以简单、安全、快捷，便于施工为理论依据。

最后就是要核算节点设计的成本，要通过节点设计对整个钢结构施工建设是否是最优设计方案，综合考量节点所选取的类型，在工时与材料之间求的最佳平衡。因此节点设计还要做到定型化和标准化。

2、建筑钢结构节点的主要分类

2.1 刚性连接

（1）梁的拼接。梁的拼接通常包括焊接和螺栓连接，螺栓连接的强度虽然没有焊接的大，但螺栓连接制作简单，且质量能够得到保证，因此，螺栓连接是现场较为常用的拼接方式。焊接连接操作相对烦琐，有时还存在质量的不确定性，所以这种连接方式一般用于工厂。螺栓连接的缺点是接头尺寸较大，产生一定的板材消耗，在遇到地震等地质灾害时，有可能产生位移，此外，螺栓的价格也较高。

（2）边柱与梁的连接。边柱与梁的连接也属于刚性连接的一种。一般情况下，端板连接是边柱与梁连接的主要方式。端板连接就是一种通过两个建筑构件之间的端板进行节点连接的方式。端板连接具有连接性能好、质量易控制、焊接质量高、抗震性能好、安装施工简单等优点。

（3）柱与柱的连接。在柱与柱的连接过程中，施工人员应注意柱截面的变化形式。不同的截面形式所选用的连接方式不同，一般分为变截面和等截面柱连接两种方式。在实际的工程中，施工人员常选用等截面的焊接形式进行拼接，其焊接拼接形式与梁构件拼接形式相同。

2.2 半刚性连接

半刚性连接节点应该保障节点的承载能力不能低于其所连接的建筑构件的承载能力。但是半刚性连接节点在实际设计中一般不会运用，主要是因为半刚性连接的方式与建筑构造设计之间的关系导致建筑构件的弹性刚度要大于连接节点的弹性刚度。

2.3 铰接连接

①主次梁的连接。目前，处理主次梁的连接时采用比较多的方式是简支连接，在建筑要求较高时同样可以选择刚性连接。虽然这种连接方式相对复杂，但它无需对次梁进行翼缘处理，因而这种连接方式也比较受建筑师们的青睐。②斜梁的连接。当对跨度较大的斜梁进行设计时，为方便施工运输，通常将斜梁分段设计，之后再在施工现场进行现场的拼接。③柱脚节点连接。由于柱脚节点发生不稳定而造成工程事故的案例非常多，因此在施工作业中要特别注重柱脚节点的设计。对于一般民用建筑，其受侧向力较小，一般采取铰接方式，最常见的就是采用平板式铰接，优点是受力较合理，连接较为方便。对于钢筋混凝土柱脚而言，又可以区分为端承式和插入式两种，但后者为刚性连接。

3、建筑钢结构节点设计要点探讨

3.1 焊接

在建筑钢结构节点设计中，焊接环节需要注意对焊接焊缝的尺寸与形式进行分析，按照相关的规范和要求进行核对，严格遵守施工建设的标准，确保焊接构件的合理性，使之不会对建筑钢结构节点设计产生不利影响。焊接构件的质量及尺寸，对于钢结构节点的衔接与设计都会产生一定的影响。建筑设计人员应尽力将这种影响控制在一定的范围之内，才能更好的进行相关设计工作。有效的控制焊接构件的质量及设计水平，也是提高建筑工程钢结构合理性的基础。因此，在实际工作中，关注焊接环节的完成情况也非常重要。

3.2 栓接

在实际工作中，栓接也是建筑钢结构节点设计中不可忽视的一个重要因素。一般情况下，虽然栓接的基本形式已经很少被采用，但是由于普通螺栓抗剪性能较差，都会优先考虑选择高强的螺栓进行替代。在此基础之上，通过一定的计算公式，得出可靠的支撑数据，使之设计工作更加的合理、安全。此外，在建筑钢结构节点设计，还需要考虑采用螺栓的规格与数量，避免过多的采购螺栓加大施工成本，造成资源浪费。

3.3 连接板

在实际工作中，建筑钢结构节点设计，还需要考虑连接板的相关工作。结合建筑钢结构节点设计特点，选择厚度合理的连接板，并综合考虑梁腹板、现场焊接、钢结构节点防腐等环节的影响因素，再进行相关施工，在确保建筑钢结构节点设计合理的基础之上，还可以提高建筑钢结构的稳固性，进一步促进建筑钢结构节点设计工作顺利的开展。因此，在实际工作中，充分考虑建筑钢结构节点设计涉及的各种影响因素也非常重要。

结语：

钢结构凭借其抗震性能好、强度高、成本低的优势，成为我国建筑发展的主要方向。但在实际设计过程中，要注重与实际情况相结合，要在不同情况下实施不同的钢结构施工设计方案，确保钢结构本身的质量安全以及不同载荷条件下钢结构的整体稳定性等。