鋼結構建筑中新型節點的研究概述

周小建 毛哲帆

浙江省建工集團有限責任公司 浙江 杭州 310000

引言

鋼結構具有強度較高、穩定性好以及成本低廉等諸多優勢特點，因此，在我國建筑工程中得到了廣泛應用。而實現對建筑鋼結構節點的優化設計，則能夠進一步鞏固鋼結構的應用優勢，全面提升建筑結構質量水平。本研究旨在豐富該領域理論研究的同時，也能夠為相關工作人員完成建筑鋼結構節點優化設計，提供必要實踐指導與幫助[1]。

1 建筑鋼結構節點的分類

（1）鋼結構剛性節點。只有在建筑整體的連接節點創建完成后，節點的建筑功能才得以有效的發揮。剛性節點就是在建筑結構受力變形過程中梁柱夾角保持不變或變形微量的節點。為了建筑結構能夠最大限度地承載建筑的質量，就需要鋼結構的各節點與梁結構出現的角度不會有大的差別，也要控制好節點連接的穩定性和強度[2]。

（2）鋼結構鉸接節點。鉸鏈是連接在兩個物件之間的裝置。鉸鏈節點就是在鋼結構的連接過程中，當剛性節點在連接主要梁和柱身之間只有垂直方向的剪力結構時，其不會使鋼結構發生彎矩，鉸鏈結構能自由的轉動。鉸鏈節點在施工過程中安裝也比較簡單，操作性和實用性較高。一般會在建筑的各個端部采用鋼結構鉸鏈節點來連接各個結構，以此來增強端部的承載力。

（3）鋼結構半剛性節點。半剛性節點是處于剛性節點和鉸鏈節點之間，它既能夠幫助鋼結構塑造形態，還能承受彎矩的力量。半剛性連接介于剛性和柔性連接之間，必須具有一定的抗彎能力，可以有效地增強建筑的抗震能力，它的彎矩能力高于鋼結構梁的承載能力。但就現實的施工設計來看，半剛性的節點設計有一定的難度，在現實設計中很少被廣泛地應用。一旦設計不當，就會使得鋼結構的彈性剛度加大，影響連接各構件的安全，對整個建筑的施工安全和使用安全有一定的危害[3]。

2 建筑鋼結構新型節點設計要點

2.1 梁與柱連接節點的設計

①對梁與柱節點連接設計中承受力的要求。鋼結構的框架中的柱屬于貫通型的，考慮到抗震的設計，要求框架與支撐的梁柱采用剛連。一般分為梁柱直連或是梁與懸臂拼連，后者要求構件制作很精準。由翼緣帶來的受彎承受力，應該大于梁的塑性受彎力的1.2倍；由腹板帶來的受剪承受力，應高于梁端剪切力的1.3倍。②對梁與柱連接節點中的抗震設計。連接節點的抗震設計具有一定的要求，包括全熔透的焊縫技術，加強柱與梁翼緣連接處的加勁肋的設置，還有對腹板角處的扇形切角的設置等。其中如果梁的全截面塑性模量高于翼緣的70%的時候，其腹板與柱的連接就要大于兩列，最低也不能低于1.5倍。

2.2 次梁與主梁連接節點的設計

次梁與主梁的連接有兩種做法：①將節點設計為鉸結；②設計為剛結。鉸結構造簡單，制作安裝方便，在實際工程中一般采用鉸接。剛結可使次梁成為連續梁，從而節約鋼材，并且減少次梁的撓度。次梁與主梁的連接宜采用鉸接連接，按次梁的剪力設計，并考慮連接偏心產生的附加彎矩，可不考慮主梁受扭。抗震設防時，為防止框架橫梁的側向屈曲，框架橫梁下翼緣在節點塑生區段應設置側向支撐構件。由于梁上翼緣和樓板連在一起，所以只需在互相垂直的主梁下翼緣設置側向隔撐，此時隔撐可起到支撐兩根橫梁的作用[4]。

2.3 柱腳的設計

①埋入式柱腳。埋入式柱腳是將鋼柱按要求固定在鋼筋混凝土基礎或基礎梁中，然后澆灌混凝土，形成剛性固定基礎。設計時假定：柱的軸心壓力由埋在混凝土中的柱腳底板直接傳給鋼筋混凝土基礎或基礎梁；彎矩由焊在翼緣上的栓釘傳給鋼筋混凝土基礎或基礎梁或者由柱翼緣傳給混凝土；柱腳水平剪力由埋入混凝土的鋼柱的翼緣與基礎或基礎梁的混凝土的承壓力來傳遞；不考慮埋入的柱腳與混凝土的摩擦力和黏結力。②外包式柱腳。外包式柱腳是將柱腳用鋼筋混凝土包起來，其中鋼筋混凝土包腳高度、截而尺寸和箍筋配置對柱腳的內力傳遞和恢復力特性有重要作用。H型鋼柱的包腳高度可取為柱截而高度的2.2～2.7倍。其內力的傳遞一般采用以下假定：軸力壓力由鋼柱柱腳底板直接傳給鋼筋混凝土基礎或墓礎梁；彎矩由鋼柱翼緣抗剪栓釘先傳給鋼筋混凝土，再傳給基礎或基礎梁；水平剪力可山底板和混凝土之間的摩擦抵消一部分，再由包腳混凝土和水平箍筋同共承擔。③露出式柱腳。露出式柱腳是鋼柱的軸力、剪力和彎矩由柱腳底板和錨栓傳遞給基礎，在底層鋼柱形成塑性鉸之前，不允許底板和錨栓發生屈曲或屈服，不允許基礎被壓壞。其特點是構造簡單，但不易獲得可靠剛性，需設置加勁肋和錨栓支撐托板[5]。

3 結束語

綜上，在實際開展建筑鋼結構節點設計時，相關工作人員需要充分結合工程實際與鋼結構具體特征，在嚴格遵循相關標準要求下，合理選擇與之相適宜的節點連接方式。并主動運用建模思想，配合使用各種專業工具軟件建立該模型，對各鋼結構節點受力情況進行準確分析。在此基礎上，對建筑鋼結構中的各個節點進行科學優化設計，對其中各項設計要點進行嚴格把控。從而有效完成建筑鋼結構節點設計工作，并獲得理想的設計效果。