鋼結構梁柱節點連接的優化研究

董學仁

【摘 要】在工程設計施工過程中，進行鋼結構梁柱節點連接十分重要，其保證后續工作的正常進行，如果這一環節出現質量問題，工程將不能通過驗收。通過大量的實踐證明，在負載的情況下進行鋼結構梁柱節點連接技術使用越來越多。下面就結合工程案例分析這方面的問題，希望給有關人士一些借鑒。

【Abstract】In the process of engineering design and construction， the connection of steel structure beam-column connections is very important， it could guarantee the normal follow-up work， if this link appears quality problems， the project will not pass acceptance. Through a large number of practice， the steel structure beam-column connection technology is more and more used in the case of load. The following analyses this problem combined with engineering cases， hoping to give some reference to the concerned people.

【關鍵詞】鋼結構；梁柱節點連接；優化措施

【Keywords】steel structure； beam-column connection； optimization measures

【中圖分類號】TU393 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）07-0151-02

1 引言

益民大廈工程位于烏魯木齊市水磨溝區會展大道與蘇州路東延交匯處，國際會展中心片區。益民大廈主要分為主樓B區為23層、輔樓A區為6層，地下室為2層，除此之外，A區和B區間設計了連接體C區，局部設計為3層，總建筑面積為194562平方米。屋面層高29米，C區為連接A、B兩區的空中連接體，其平面形狀呈不規則扇形，平面投影中，長約75米，最寬處約54米。

2 分析工程概況

2.1 分析工程中的鋼結構情況

這一工程在A區設計為輔樓，除此之外，還設置了C區連接體的鋼結構，主要作用是和A區鋼骨柱、鋼骨梁、屈曲約束支撐、中庭屋頂鋼梁、C區連接體鋼柱、鋼梁、幕墻鋼架進行連接。對于A區鋼柱而言，在地下設置了40根，鋼骨截面分為米字型、十字型、H型。對于勁性鋼骨柱而言主要分為組合柱和單柱，鋼柱底標高基本為基礎底標高，部分底標高是-0.15米處。

2.2 分析A區樓層的鋼梁設置情況

對于A區鋼梁的設計而言，主要分布在內圈屈曲約束支撐、建筑外圈所處樓層的梁上，使用梁的截面型式是H型，長度是8.4米，部分長度是9.6米、6米。對于G1梁，要求分布標高為負2F～4F，鋼梁截面尺寸為H500×500×50×50，使用的材質為Q345B，對于G2梁，要求分布標高為負5F～6F，鋼梁截面尺寸為H800×400×30×30，使用的材質為Q345B，對于G3梁，要求分布標高為負5F～屋頂，鋼梁截面尺寸為H800×300×30×30，使用的材質為Q345B，嚴格按照要求施工，如下圖1。

3 分析對鋼結構的深化設計

對鋼結構進行深化設計時，包括很多不同類型的構件，而且連接節點非常復雜，所設計使用的構件截面形式各異，例如有十字型鋼柱、H型鋼柱、H型鋼梁、圓管等，對于連接節點的類型而言更是眾多，實際現場連接的工作量大，給現場施工人員提出了很大的挑戰。[1]在施工過程中存在屈曲支撐，在具體施工之前，需要計算屈曲支撐和鋼骨柱、梁、混凝土結構的連接節點，保證連接點的準確性，除此之外，相互之間存在很多的關聯，為了解決這一問題，施工單位組建了具有實力的設計隊伍，進行了專用軟件的開發，在原有設計結構模型的基礎之上深化設計，除此之外，在工作中和設計院保持著密切的聯系，使用Tekla等軟件進行專業設計，嚴格執行相關規范，確保節點深化設計的準確性。結合具體的設備、工藝等，使用國際常用的通用有限元程序SAP2000，MAIDASGEN作為驗算程序來進行較核，使用電腦放樣制作深化圖紙，保證深化設計圖紙的準確性。

4 分析對鋼結構梁柱節點連接的優化

4.1 分析鋼結構節點負載下加固方法

在連接過程中，如果在負載情況下進行加固，需要使用焊縫、螺栓等方式進行加固，但是在加固之前有必要將原有的連接拆除掉，為了保證施工質量，現場施工人員一定要科學使用施工工藝，并且做好對應的安全措施，在此基礎上，通過利用相關公式進行核算，就可以提高鋼結構的整體承載力，但是在相關的工程規程中有明確的規定，其中的規定是十分必要的，可以確保結構在負載下加固施工安全有序，加固后共同工作的可靠性。[2]鋼結構節點的加固施工方法可分為以下三種：分別是負載下加固、卸載下加固、拆下加固。施工中為了不會對正常的生產、生活帶來影響，在當前的工程中普遍使用功能鋼結構節點負載下加固方法，不同方法使用的優勢和缺陷如下：對于拆下加固施工方法而言，其承載能力過小，無法通過補強來加固，在使用中影響正常的生產和生活，而且施工比較復雜，施工工作量很大；對于卸載加固法而言，其應力過大或承受動荷載，不得不進行卸載，在使用中影響正常的生產和生活，但是施工比較方便，施工工作量較??；對于負載加固施工方法而言，不影響正常生產、生活，應力滿足限值，在使用

中對初始應力有一定的要求，優勢是施工方便，施工工作量較小。通過上述分析可以得知，這三種方式各有優缺點，但是針對這一工程而言，負載下加固方法比較適應，技術人員在具體應用中結合現實情況有針對性地進行優化，可以提高施工效率。endprint

4.2 分析端板側面的焊縫加固技術優化

梁柱都使用了焊接H型鋼，標準的梁截面尺寸是300×200×8×12，柱的截面尺寸是300×250×8×12，除此之外，柱翼緣在端板外伸邊緣的兩邊100mm范圍，進行了局部加厚，和端板厚度一致，都是20mm。使用的螺栓是10.9級M20摩擦型高強度螺栓，其余的零件使用的材料都是Q345B鋼。結合相關規范，制定的焊角尺寸分別是11mm、9mm、7mm。設計的端板詳細尺寸要符合要求，對于端板加勁肋這一位置設置為等邊直角三角形，直角邊長達到了100mm，設計厚度在10mm以上。

4.3 分析對梁翼緣蓋板方面的加固技術優化

如果蓋板的厚度沒有達到設計要求，或者蓋板的厚度過小，就不能達到預期的施工效果。如果設計蓋板厚度過大，在焊接時就容易出現焊接預應力，對鋼構整體結構產生很大影響，在這一工程中[1]，使用的梁規格為400mm×150mm×8mm×12mm、柱為450mm×250mm×12mm×16mm，屬于H型鋼，根據這些參數進行計算，使用的螺栓是10.9級M20摩擦型高強度螺栓，其余的零部件都是Q345B鋼，使用的蓋板長度為300mm[2]，設計的厚度分別是14mm、12mm、10mm。在負載條件下進行節點焊接加固過程中，必須滿足應力比限值要求，但是在相關規范中對其限值要求有很大的差異，沒有形成統一的標準，如果在加固過程中應力較大，降低加固質量，不能保證后續施工的安全性，如果加固應力比過小，導致負載加固時實際使用的截面變窄，但是相對而言后續施工比較安全。進行焊接加固施工中，可以增加焊角尺寸或蓋板尺寸，但是沒有明顯提高加固之后的承載性能。由于增大了尺寸，也就增大了焊接的殘余應力，所以不能過度加大蓋板厚度，保證最終的連接質量。

5 總結

通過以上對鋼結構梁柱節點連接的優化分析，發現在這方面的施工存在很多問題，避免處理好各個細節，否則影響整體的施工計劃執行。對鋼結構節點進行加固，考慮的因素較多，結合工程實際情況，選擇好截面的尺寸、加固的類型十分必要，通過科學的分析，嚴格按照相關規范操作，精確進行計算，才能在這些方面做好位，提高這方面的施工水平，為企業以后的發展奠定基礎。

【參考文獻】

【1】譚芬香.鋼結構梁柱節點連接的優化設計[J].低碳世界，2016（19）：192-193.

【2】黃亮.鋼結構梁柱剛性連接節點優化研究[J].建筑工程技術與設計，2014（14）：114-115.endprint