建筑钢结构节点分类及设计要点

王园升

（辽宁省沈阳市 110000）

1 建筑钢结构节点分类

1.1 刚性连接

当被连接件为悬臂梁或其转动刚度要求较高，此连接节点必须采用刚性连接。在刚性连接中，常用设计方法是弯矩由翼缘来承担，剪力由腹板承担，对于精确计算方法是以梁翼缘和腹板各自的截面惯性矩分配弯矩，腹板承担所有剪力。一般情况下腹板采用双角钢或端板连接，上下翼缘通过连接板与另一方向梁上下翼缘用螺栓连接。当在上翼缘铺盖钢格栅时，需对上翼缘采用带垫板的现场坡口焊进行连接。对于较小载荷的梁与柱刚性连接，可采用端板连接，轻型门式刚架中的连接节点常用端板连接，在此类连接中，梁上下翼缘及腹板均与端板焊接，用螺栓将端板与柱翼缘或腹板连接，但端板必须有足够刚度以抵抗梁塑性铰位置产生的弯矩，当端板足够厚时，可视为刚性连接，当厚度不足时，可视为是半刚性连接。焊缝根据外载荷的大小或梁翼缘板的厚度选择角焊缝或全熔透坡口焊。当荷载较小时，梁与梁刚接可采用双角钢与梁腹板连接，翼缘板用拼接板连接。

1.2 铰接连接

通常使用双角钢，端板，单剪板，双剪板作为连接件，此情况下一般在加工厂将双角钢分别焊接在次梁腹板两侧，现场用螺栓把双角钢和主梁腹板相连。此时，仅焊缝群受偏心荷载作用，由于焊缝采用三面围焊，其承载力较大，因此当外荷载较大时，双角钢连接较为合理。当荷载较小时，端板连接简单可行，端板与梁端头或柱翼缘外皮工厂焊，现场用螺栓连接，端板达到一定刚度，可同时承受剪力和轴力。单剪板连接对于轻型次梁（槽钢）而言十分简便，单剪板与主梁一般采用螺栓连接或三面围焊，单剪板与次梁用螺栓连接，螺栓承受偏心荷载影响较大。当外荷载较大而螺栓单剪又不足以抵抗外荷载时，采用双剪板连接方式即可。单、双剪板连接适用于在主梁上无法紧固螺栓的场合。

2 建筑钢结构节点设计要点

2.1 梁与柱连接节点的设计

（1）对梁与柱节点连接设计中承受力的要求。钢结构的框架中的柱属于贯通型的，考虑到抗震的设计，要求框架与支撑的梁柱采用刚连。一般分为梁柱直连或是梁与悬臂拼连，后者要求构件制作很精准。由翼缘带来的受弯承受力，应该大于梁的塑性受弯力的1.2倍；由腹板带来的受剪承受力，应高于梁端剪切力的1.3倍。

（2）对梁与柱连接节点中的抗震设计。连接节点的抗震设计具有一定的要求，包括全熔透的焊缝技术，加强柱与梁翼缘连接处的加劲肋的设置，还有对腹板角处的扇形切角的设置等。其中如果梁的全截面塑性模量高于翼缘的70%的时候，其腹板与柱的连接就要大于两列，最低也不能低于1.5倍。

2.2 次梁与主梁连接节点的设计

次梁与主梁的连接有两种做法：①将节点设计为铰结；②设计为刚结。铰结构造简单，制作安装方便，在实际工程中一般采用铰接。刚结可使次梁成为连续梁，从而节约钢材，并且减少次梁的挠度。次梁与主梁的连接宜采用铰接连接，按次梁的剪力设计，并考虑连接偏心产生的附加弯矩，可不考虑主梁受扭。抗震设防时，为防止框架横梁的侧向屈曲，框架横梁下翼缘在节点塑生区段应设置侧向支撑构件。由于梁上翼缘和楼板连在一起，所以只需在互相垂直的主梁下翼缘设置侧向隔撑，此时隔撑可起到支撑两根横梁的作用。

2.3 柱脚的设计

（1）埋入式柱脚。埋入式柱脚是将钢柱按要求固定在钢筋混凝土基础或基础梁中，然后浇灌混凝土，形成刚性固定基础。设计时假定：柱的轴心压力由埋在混凝土中的柱脚底板直接传给钢筋混凝土基础或基础梁；弯矩由焊在翼缘上的栓钉传给钢筋混凝土基础或基础梁或者由柱翼缘传给混凝土；柱脚水平剪力由埋入混凝土的钢柱的翼缘与基础或基础梁的混凝土的承压力来传递；不考虑埋入的柱脚与混凝土的摩擦力和粘结力。

（2）外包式柱脚。外包式柱脚是将柱脚用钢筋混凝土包起来，其中钢筋混凝土包脚高度、截而尺寸和箍筋配置对柱脚的内力传递和恢复力特性有重要作用。H型钢柱的包脚高度可取为柱截而高度的2.2～2.7倍。其内力的传递一般采用以下假定：轴力压力由钢柱柱脚底板直接传给钢筋混凝土基础或墓础梁；弯矩由钢柱翼缘抗剪栓钉先传给钢筋混凝土，再传给基础或基础梁；水平剪力可山底板和混凝土之间的摩擦抵消一部分，再由包脚混凝土和水平箍筋同共承担。

（3）露出式柱脚。露出式柱脚是钢柱的轴力、剪力和弯矩由柱脚底板和锚栓传递给基础，在底层钢柱形成塑性铰之前，不允许底板和锚栓发生屈曲或屈服，不允许基础被压坏。其特点是构造简单，但不易获得可靠刚性，需设置加劲肋和锚栓支撑托板。

3 结语

近几年。我国的高层建筑在不断的增加。对钢结构的质量要求也在逐渐提高。因此节点的设计应用也十分重要。随着钢结构的不断发展，我们会更好的把握连接节点的刚度、承载力以及强度，会在设计水平和设计能力上取得更好的成绩。

参考文献

[1]许绍辉.建筑钢结构节点设计探讨[J].建材与装饰，2016（22）.