鋼結構建筑構件連接構造技術研究

李紅波，周仙蘭

(1.430522198412173912，重慶 400052;2.430522198308204141，重慶 400052)

1 鋼結構建筑構件的背景、發展及重要意義

1.1 研究背景

中國建筑金屬協會會長杜宗翰指出:二十一世紀是鋼結構的世紀。我國雖然在早期鐵結構方面有卓越的成就，但是由于2000多年的封建壓迫，科學技術不發達，西方國家后來居上。直至十九世紀末，我國才逐漸開始采用現代化的鋼結構。鋼結構具有重量輕、結構斷面小、承載能力高、抗震性能優越、取材對環境破壞小、造型新穎優美、施工周期短、工程質量和造價容易控制等優點，廣受建筑行業的親睞。鋼結構在建筑中的應用給當今的建筑行業的發展帶來了新的理念和技術革新，并且帶來了新的體驗和挑戰。

1.2 發展

目前的社會被稱為鋼筋水泥城市，由此可見鋼材料在建筑行業中應用的廣泛。不僅國外，在我國近年來鋼鐵事業發展突飛猛進，建筑用鋼量已經不是工程建設的主要問題。隨著我國的宏觀調控和相關政策的發布，鋼結構建筑在我國工程建設中所占比重逐年增長。并且有關專家預言，二十一世紀是我國鋼結構建筑快速發展的時期。由此可以想象將來我國的鋼鐵建筑總量鱗次櫛比。

我國的鋼鐵產量和建筑用量方面已經不存在問題了，目前的主要問題是鋼結構建筑的技術問題、鋼結構建筑結構復雜，技術性要求高。面對其與其他建筑相比在使用、設計、施工及綜合經濟方面的優勢，鋼結構的發展前景十分可觀。

1.3 重要意義

就未來的建筑行業發展模式來看，鋼鐵無疑占據著重要的地位，鋼結構建筑引領著主流建筑構造。隨著鋼結構理論技術的逐年積累，建筑鋼結構體系的逐步完善的改革發展，理論依據與研究應用逐步趨于完善，摒除目前我國存在的技術問題不說，鋼結構建筑在未來絕對會大放異彩!所以我國應該積極研發鋼結構建筑構件連接構造技術，掌握技術要點，對我國的建筑行業來說是不小機遇和挑戰，也是不小的收獲與發展。

2 鋼結構建筑技術應用與研發

鋼鐵建筑的美在于其不同尋常的跨度與精美的細部:更高、更遠是人類矢志不渝的追求;暴露在外的結構表達了構造與材料的邏輯、層次和重要的外觀形象。

伴隨著我國鋼材產量的不斷攀升和價格的下降，運用鋼材料來做建筑構件和建筑材料越來越成為一種時尚。構件的字面意思為結構物的組成單元(如梁、柱、板、大型板材等。)在建筑界中建筑構件主要指墻、柱、梁、樓板、屋架等承重結構。鋼結構連接設計的好壞直接影響鋼結構的質量和經濟。因為采用組合截面的鋼構件需用連接將其組成部分即鋼板或型鋼連成一體。整個鋼結構需在結點處用連接將構件拼裝成整體。

2.1 焊縫連接

焊連接是當前鋼結構連接的主要方式，焊接連接可以實現任意角度和方向的連接，手工電弧焊和自動埋弧焊是當前使用最為廣泛的兩種焊接。焊接連接技術幾乎可以適用任何條件下的鋼結構建筑，用鋼量省，加工簡便，而且連接的密封性好，整體性強，剛度大，易于采用自動化操作等。有些結點如鋼管與鋼管的Y形和T形連接等，除焊縫外是較難采用螺栓連接或其他連接的。

2.2 螺栓連接

鋼結構連接用的螺栓有普通螺栓和高強度螺栓兩種。通過螺母固定，螺栓穿插入兩個或兩個以上的構件，使構件連接成整體共同工作。

其中普通螺栓一般為六角頭螺栓，普通螺栓的安裝一般用人工扳手，不要求螺桿中必須有規定的預拉力。連接過程中常用的是粗制螺栓(C級螺栓)，粗制螺栓的抗剪連接，一般只用于一些不直接承受動力荷載的次要構建如支撐、擦條、墻梁等的連接。由于螺栓的抗拉性能較好，因而常用于一些使螺栓受拉的工地安裝結點連接中。

相比來說高強度螺栓就復雜專業的多，此種螺栓必須用高強度鋼制造，在安裝過程中使用特制的扳手，保證螺桿中具有規定的預拉力，從而使被連接的板件接觸面上有規定的預壓力。它的承載能力高于高強度螺栓摩擦型連接，可節省連接材料。但這種連接由于在摩擦力被克服后將產生一定的滑移變形，因而其應用受到限制。規范規定它只能用于承受靜力荷載或間接承受動力荷載的結構中。

螺栓連接由于安裝省時省力、所需安裝設備簡單、對施工工人的技能要求不及對焊工的要求高等優點，目前在鋼結構連接中的應用僅次于焊縫連接。

2.3 鉚釘連接

利用鉚釘把兩個或兩個以上的零件或者部件，連接成一個整體，叫做鉚接。通俗的講鉚接就是指兩個厚度不大的板，通過在其部位上打洞，然后將鉚釘放進去，用鉚釘槍將鉚釘鉚死，而將兩個板或物體連接在一起的方法。

2.4 利用鑄鋼節點構件連接

鑄鋼節點具有良好的加工性，利用鋼材的可澆鑄性，按照鑄鋼的模板澆鑄出復雜的復雜鋼節點的交匯處，根據其內部構造或者節點類型可分為鑄鋼節點、空心鑄鋼節點、半空心半實心鑄鋼支座。鑄鋼節點具有復雜多樣的建筑屬性，目標在一些大跨度空間管桁架鋼結構開始逐步推廣使用，特別是在處理復雜的交叉節點鑄鋼節點是得天獨厚，有優勢，但是，由于總碳當量高雜質，特別是，磷含量和難以控制，同時，鑄態組織晶粒粗大，導致鋼管焊接，焊接技術的要求很高，主要是為了降低殘余應力，焊接裂紋的防止。

2.5 鋼管混凝土結構連接

鋼筋混凝土結構是指配有鋼筋增強的混凝土制成的結構。承重的主要構件是用鋼筋混凝土建造的。包括薄殼結構、大模板現澆結構及使用滑模、升板等建造的鋼筋混凝土結構的建筑物。用鋼筋和混凝土制成的一種結構。鋼筋承受拉力，混凝土承受壓力。具有堅固、耐久、防火性能好、比鋼結構節省鋼材和成本低等優點。

2.6 混凝土預制構件濕法連接

濕法連接是在預制構件制作時邊緣預留鋼筋(甩筋)，安裝時將這些甩筋

相互綁扎或焊接，然后在構件的縫隙處灌注混凝土。其優點是結構整體性好，剛度大，連接的鋼筋被混凝土包住，不易銹蝕，但需要一定的養護時間，不能馬上承受作用力。

3 鋼結構連接的力與形

表現力和表達力是人類藝術創造中一個永恒的主題，建筑構件作為力的承載體和傳遞體，也是對力的一種美學顯示。目前的建筑行業在大多數實現了鋼鐵結構材料的同時，對于構件的設計藝術也有一定的追求。塑造力、表現力、表達力是鋼結構建筑形態創作的重要手段。在利用對力的表達來進行鋼結構建筑構件連接節點的形態塑造中，有三種常用的手法:一是真實表現的手法;二是夸張表現的手法;三是形態作用結構體系的應用。這些形態塑造的手法在現代建筑中都有細節的體現。

4 結束語

鋼材作為一種性能優越的現代材料，在經過幾個世紀的冶煉研究，從一開始的單一匱乏的簡單工具，逐漸發展成現在精密多用的復雜工藝。近代來，其冶煉技術的成熟，資源儲藏量大，結構和加工性能好，近二百多年以來，在建筑上得到了廣泛的應用。鋼結構建筑整體性好，抗震能力強，對場地條件和氣候環境的適應性強;建造上采用工廠預制和現場裝配相結合的方法，符合現代建筑工業化生產的要求。根據目前的行業發展來看，鋼結構在三大領域的發展是我國今后要努力的方向:海洋石油工程裝備、鋼結構住宅、鋼結構橋梁等3個領域的發展應當引起國家有關主管部門的關注，如果受到重視和政策鼓勵，完全可以實現產業倍增的目標。努力在鋼結構建造方面進行突破，在國際上創造領先的鋼鐵結構技術，為我國的經濟實力發展做出貢獻。

［1］美，布洛肯布洛夫，梅里特.美國鋼結構設計手冊［M］.上海:同濟大學出版社，2006.

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［3］美國鋼結構學會編.鋼結構細部設計［M］.北京:中國建筑工業出版社，2001.

［4］魯道夫·阿恩海姆.藝術與視知覺［M］.北京:中國社會科學出版社，1984.

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