钢框架结构梁柱刚性节点抗震设计

钢框架结构梁柱刚性节点抗震设计

摘要：本文主要探讨了钢框架结构梁柱刚性节点抗震设计。

关键词：钢框架结构；梁柱；刚性连接节点；抗震设计

1引言

在钢框架结构的设计过程中，梁柱刚性节点的设计是其中一项重要的设计内容，梁柱刚性节点设计工作是否合理和可行，对钢框架结构稳定性产生着重要的影响，因此要做好梁柱刚性节点的设计工作，为钢框架结构的稳定性提供保障。在社会生产力不断发展和进步的基础上，钢结构的使用范围和使用数量都呈现着逐渐上涨的趋势。为了给建筑工程的经济效益和社会效益提供保障，要将钢结构梁柱刚性节点的设计工作落实到位。

2钢结构梁柱节点的基本特性

2.1刚性连接点

为了使构件原本的力学特征得到保留，对于连接节点位置的完全连接性，要使其不发生任何变化，避免连接节点的完全连接形受到影响。使用这种构造，可以保证构件之间的夹角保持稳定的夹角度数，保证构件具有一定的承载能力，也为构建的连接强度提供保障。

2.2半刚性连接节点

对于半刚性连接节点而言，一般情况下，要使其承载能力不小于构件的承载能力，但是由于受到一些因素的影响，例如：半刚性节点的连接方法不恰当、细部构造设计不合理等等，导致半刚性连接节点的弹性刚度不理性，即其弹性刚度没有构件的弹性刚度好，因此在实际的情况中，一般不会使用半刚性连接节点的设计方式。

2.3铰接连接节点

对于铰接连接节点而言，从理论的角度考虑，铰接连接节点对于弯矩的情况，则完全不能够承担，所以在构件拼接连接的过程中，通常都不会使用铰接连接节点的设计方式。一般情况下，在构件端部连接的过程中会使用铰接连接，例如：柱脚之间的连接和梁之间的连接等等。

2.4螺栓连接计算

在刚性连接的过程中，要将螺栓连接工作落实到位。在螺栓连接工作之前，要合理的计算螺栓连接的强度。如果螺栓；连接只是承受预紧力的作用,则螺栓

的拉伸应力为：，扭转剪应力为：τ=，近似处理：τ=0.5

σ，应力合成：σca==，强度条件：σ

ca=

，设计公式为：d1≥

。根据计算可知，在拧紧时受拉伸、扭

转的联合作用，在计算时，只按拉伸强度计算，并将计算结果重大30%来考虑扭转的影响。3钢结构梁柱刚性节点抗震设计

3.1钢梁腹板上下端设计

为了使翼缘焊缝正常的施工不受到影响，要使其呈现扇形口的形状，上切口半径以35mm为标准，下切口的高度以50mm为标准，当腹板现场焊接连接时，则要相应的降低腹板的高度，一般降低的高度是以85mm为标准，当用连接的过程中使用的是连接板时，则连接板的上部位置和下部位置要和梁翼保持着一定的距离，一般距离是以50mm为准。

3.2塑性较截面位置的处理

在钢结构梁柱刚性节点设计的过程中，梁端削弱式方案和加强式方案使用的目标是一样的，即在地震中维持钢结构的稳定性。合理的运用梁端削弱式方案或者是加强式方案，在地震中，钢梁耳朵表面位置会出现塑性铰。按照

（GB50017—2003）《钢结构设计规范》的标准，如果钢梁位置出现塑性铰，则需要在此位置安装支撑杆，而按照（GB50011-2003）《建筑抗震设计规范》的标准，在翼缘的上部位置和下部位置，要安装侧向支撑杆。

3.3梁端削弱式方案

如果在钢结构梁柱节点抗震设计时使用梁端削弱式方案，要尽可能的减少梁的钢材使用量，在对削弱截面的设计过程中，要尽可能的不在钢梁截面上进行削弱，以此保证地震中钢结构的稳定性。

3.4钢梁上下翼缘的施工

在钢梁下翼缘焊缝的过程中，受腹板作用的影响，焊缝工作存在一定的困难，因而会影响到下翼缘的焊缝质量。传统的焊接方法，主要是将取消掉上下翼缘之间的腹板，为下翼缘的焊缝顺利施工奠定基础，同时也为下翼缘的焊缝质量提供

保障。但是这种焊缝方法，很容易破坏主材。所以在钢结构梁柱刚性节点抗震设计的过程中，首先要除去下翼缘位置的衬板，在上翼缘的位置，在角焊缝方法的帮助下，使衬板和翼缘额焊接过程处于封闭的状态。此外，由于地震作用对上翼缘位置的影响不大，可不予考虑，但是在下翼缘位置，在角焊缝方式的帮助下，要使衬板和梁柱翼缘处于封闭的状态。

3.5梁端削弱式方案

如果钢结构梁柱刚性节点抗震设计过程中，运用的是梁端削弱式方案，在施工的过程中，则要首先结束梁腹板和柱的焊接施工，具体来说，就是在柱的表面位置上，在全熔透坡口焊缝方式的帮助下，完成梁腹板的焊接施工，或者在较厚的连接板帮助下，完成梁腹板的焊接施工。相关的研究结果显示，相比较栓接性能而言，腹板焊接具有良好的性能，能够为传力提供良好的支持，进而实现降低翼缘和翼缘坡口焊缝应力的目的。如果连接方式选用的是焊接连接方法，则所选择的焊条或者选用的焊丝和焊剂。

4抗震设计中钢框架结构梁柱刚性节点处理形式

4.1梁端削弱式（犬骨式）方案

梁端削弱式方案，主要是指圆弧削弱靠近梁柱节点的钢梁翼缘，受地震作用的影响，翼缘削弱处会出现塑性铰，实现保护梁柱刚性连接节点的目的。在设计的过程中，要按照“强连接弱杆件”的原则进行设计，保证将圆弧削弱的工作落实到位，从而保证梁端刚性连接节点在地震中的稳定性。

4.2梁端加强或加腋式方案

梁端加强方案，主要指的是增加梁端和梁端与钢柱焊接的截面面积，使梁端和节点承载能力超过正常钢梁截面承载能力，以实现在地震中保障梁柱刚性节点稳定性的目的。

5结语

总而言之，钢框架结构梁柱刚性节点的抗震设计工作具有重要的作用，设计人员要充分的认识梁柱刚性节点抗震设计工作的重要性，将梁柱刚性节点的抗震设计工作落实到位，在保证梁柱刚性节点稳定性的基础上，提高建筑工程的稳定性，从而延长建筑工程的使用时间。

参考文献：

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