淺談鋼結構節點設計

劉磊　朱張軍

摘要：輕鋼結構的實踐應用在建筑工程領域當中是必不可少的，且多用于大跨度的建筑當中，因為它具有剛度大、自重輕、強度大等優勢。在輕鋼結構的設計過程中，不僅要從大局出發，考慮到它的整體受力，也要鎖定細節，不能忽視節點的處理。連接節點的設計與建筑工程的質量是息息相關的。本文主要從輕鋼結構構件的設計要求、連接方式及連接節點等幾個方面進行闡述。說明節點設計的重要性及其廣泛應用。

關鍵詞：輕鋼結構；節點設計；實踐

前言

與傳統的混凝土結構相比而言。建筑工程領域的的輕鋼結構具有很大優勢，比如建造周期短、跨度比較大、抗風抗震能力較強、維修費用低、簡單易行等。與重鋼結構相比而言，輕鋼結構顯得比較輕。而且結構基礎要求也比較低。周期之短和速度之快，使它很適合于建造跨度大的結構。其應用的廣泛程度。我們可以在大型超市、體育場、展示廳等很多領域可以看到，因此，其連接節點的設計是否合理是一個很大的安全問題。

1.連接節點的形式

輕鋼結構的連接節點形式可以分為三類：一是按照構件與構件之間的連接方式可以將其分為梁一柱連接和梁一梁連接。二是按照構件的受力方式可以分為扭矩連接、單剪連接、彎矩連接和它與軸向力的組合連接。三是按照構件的連接形式可以分為端板連接、雙板連接和單板連接。

2.連接節點的設計

輕鋼結構的連接方式取決于建筑工程的要求。即對鋼結構的加工和安裝要求，這是節點設計的第一個要求。在工程中，有關人員可能會要求進行焊接。并且保證焊縫的質量。為了讓鋼構件既滿足工程進度的要求。又能夠很方便的在現場進行安裝。因此需要在節點設計中。用螺栓連接兩個構件。只有在螺栓因為構件的尺寸原因、空間不足等原因。難以連接某些節點，或者它的連接將會讓整個節點變得比較混亂的時候再采用現場焊接。

3.連接節點的方法

對于連接槽鋼之類的次梁來說。單板連接是簡單易行的。在螺栓受到了偏心載荷的情況下。只要其承載力仍然大于外載荷。且單板于主梁的焊接縫一般是從三面進行焊接的。其受力狀態還是比較均勻的。要是因為上下易緣切割腹板需要加筋。那就可以在腹板內焊接一個加勁板。

在主梁上難以緊固螺栓時。在外載荷比較大。螺栓單剪難以抵抗外載荷的情況下。可以使用雙板。其不足之處就是主梁和螺栓受到了偏心載荷的影響。因此。還需要計算螺栓在剪力及彎矩綜合作用下所受到的力。設計載荷的選擇是節點設計的一個重要因素。我們知道，輕鋼結構的設計規范是CSA16.1。它的設計載荷與梁的屈服強度、跨距及被連接梁的抗彎截面系數有很大的關系。當跨距比較小時。設計載荷之值是梁腹板抗剪力的二分之一。最大值不能超過梁腹板的抗剪力。

輕鋼結構設計中的兩個基本連接是梁-梁和梁-柱。可以采用簡支梁連接的方式，使用端板、雙角鋼、單雙板進行連接。一般情況下會將雙角鋼與次梁在車間里焊接好。然后在現場將雙角鋼與主梁腹板用螺栓連接起來。如此一來。螺栓就不會受到偏心載荷的影響。雖然偏心載荷由焊縫承受。但由于之前的焊縫采用的是三面焊接。其抗彎能力還是很強的，因此。在載荷較重的情況下。可以采用雙角鋼進行連接。在其他的一些場合下。假如載荷比較小。那么就可以使用端板進行連接。適當地增加端板的厚度。就能夠承受軸向力和剪力的組合載荷。假如載荷比較大并且和主、次梁形成了一定的角度。那么就可以將鋼板彎折成一定的角度，類似于雙角鋼的連接，當主、次梁不是正交時，端板的連接優勢就超過了雙角鋼的連接。

4.連接節點應考慮的問題

節點的連接有一定的原則。一是構件的連接應該按照等強度的原則進行設計。拼接構件和連接強度必須能夠傳遞斷開截面的最大承載力。二是節點連接的構造形式比較簡單。便于安裝、維護和運輸，三是節點的連接應該有延性。因為建筑類的鋼材本身所具有的延性對于抗震設計來說十分重要。

在輕鋼結構的設計工作中。連接節點的設計是一個不可忽視的環節。設計者應該根據連接接點所在的位置及其要求的剛度和強度，須合理仔細的確定連接節點的方法、形式、具體構造、計算方法等基本工作。

在輕鋼結構施工過程中。常會出現的一種情況是現實中的節點與結構分析模型有很大的差異。這就是因為我們在結構分析前，沒有對節點的形式進行充分的思考研究。以下是應該考慮的問題：一是節點設計必須考慮到施工空間和構件安裝順序。比如安裝螺栓、進行現場焊接等都需要一定的空間。空間小了可能就會無法完成必要的工作。每個構件都有它的安裝順序。一步錯就會步步錯。此外，盡量讓工人在現場進行臨時固定與定位。二是節點設計需要考慮到制造廠的工藝水平。三是節點防腐。鋼結構主要使用涂防銹漆進行防銹處理。

5.結語

近幾年。我國的高層建筑在不斷的增加。對鋼結構的質量要求也在逐漸提高。因此節點的設計應用也十分重要。隨著鋼結構的不斷發展，我們會更好的把握連接節點的剛度、承載力以及強度，會在設計水平和設計能力上取得更好的成績。科技的進步，社會的發展必然導致人們審美觀念的變化。輕鋼結構的應用也在不斷沖擊著人們的審美觀念。從理性的角度出發。我們可以把傳統和現代的建筑風格與材料相結合。吸收其中值得借鑒的部分，創造出更為精品的輕鋼結構建筑。毋庸置疑。輕鋼結構建筑的設計不能脫離建筑設計的原則。在此基礎上可以發揮鋼結構的優勢進行合理施工。此外。在結構上也應該從嚴要求，爭取做到最好。