钢结构平法表示一

750kN m ，但在确定梁端的焊缝连接时，其焊缝 截面的抗弯承载力设计值就必须要 0.9 1000 900kN m 。即在相同组合弯矩作用下, 经过规范
采用不同的调整系数调整后，就变成了在设计焊缝连
接与设计梁截面时，分别采用不同的内力设计值来进 行设计。即在设计连接焊缝时所取的内力设计值，就 应是梁截面内力设计值的 900 750 1.2 倍。
国家的学者、科技人员加强了这方面的研究，其
重要性显得尤为突出。
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我国是世界上遭受地震最严重的国家之一，不论是历 史上还是现代，地震在中国的死亡人数和经济损失在世界 上都是居于首位。世界地震史上死亡人数最多的一次地震
是1156年我国的陕西华县 8 级地震，死83万人（摘自魏
琏编著的《建筑结构抗震设计》万国学术出版社， 1991）。
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1）如果所设计的梁截面刚好等于750kN m（即 应力强度比 R1 刚好等于 1.0 时），由于梁端连
接焊缝的抗弯承载力设计值需要 900kN m 此时
梁端整个截面即使采用全熔透的对接焊缝，也只
能承受 750kN m 的弯矩。怎么办？
可采用加强式连接来解决（如加盖板；或局部 加宽梁端翼缘板，或在梁端下翼缘加腋板等办法 来增大焊缝的抗弯模量）。
即当应力强度比 R1
0.75M (Wf ) < 0.83 0.85 = 0.70 时
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按照以上的思维方法来设计抗震连接节点是
不是就可以了呢？如果单从多遇地震作用效应来
进行以上的设计，好像是可行的，但从抗震设计
的原理和当地震烈度高于多遇地震时来看，是不
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3）如果在梁端仍不采用加强的作法，而是在梁端采
用栓焊连接的另一种常规作法（即梁腹板与柱之间采
用只传递剪力的螺栓连接，梁翼缘与柱之间采用只传
递弯矩的全熔透坡口对接焊）由于焊缝的抗弯承载力 最多只能作到梁截面抗弯承载力设计值的 85% ，此 时就必须要改用一个能承受 900 0.85 1060kN m 的 梁截面，但此时由于梁截面只需用 750kN m 的弯矩 值来设计，梁的承载力更加富裕而不能充分利用,其 应力强度比 R1 只用到了 750 / 1050 0.7 。
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2）当梁的应力强度比 R1 小于 0.83 时，在梁端就可以不必加强，而只需采用
全焊接连接（即截面的抗弯等强连接）就
可满足使焊缝的抗弯承载力设计值大于组 合内力设计值的 1.2 倍的要求。如下图 所示R1
0.75M (Wf ) f 为 0.83～0.73 时
决定之后，只要是在塑性区段，就应改用以构件的
用效应在结构构件中的组合设计值，包括
组合的弯矩、轴向和剪力设计值。
R — 结构构件及其连接的承载力设计值。
RE —结构构件及其连接的承载力抗震调整系数
（对于框架梁、柱取0.75；连接焊缝取 0.9；连 接螺栓、节点板件取 0.85 ；支撑取 0.8 等）
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二是，当遭遇超过多遇地震（小震） 作用至基本烈度（中震）设防，或遭遇罕
行的。因为，我们的设计目标不仅仅是只满足小
震不坏的强度要求，而更重要的是要实现中震可
修、大震不倒的设计目标。如按组合内力来设计
连接节点，只能说,其连接只能抗小震而不能抗
大震。这是因为：
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多遇地震的烈度要比基本烈度低 1.55 度。
其地面加速度和地震影响系数最大值 max 只是
缝抗弯承载力设计值就应不小于梁截面抗弯承载
力设计值的 1.2 倍。( 该 1.2 即为焊缝的抗震调 整系数 RE 0.9 与梁的抗震调整系数 RE 0.75 之比）。如下图所示：
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即当应力强度比 R1
0.75M (Wf ) f
为 0.83～１ 时
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因此在多层和高层钢结构房屋抗震设计工作中， 连接节点设计，在整个设计工作中应将其视为一个非 常重要的组成部分。节点设计是否恰当，将直接影响 到结构承载力的可靠性和安全性。因此节点设计至关 重要，应予以足够的重视。但是，在多、高层房屋钢
结构中，连接节点很多 ( 如国家标准图 01SG519 所编
设防烈度地面加速度和地震影响系数最大值的
0.35 倍。当地震烈度高于多遇地震进入设防烈
度的过程中，凡是应力比较低（即截面较大）的
抗侧力构件，由于仍处于弹性阶段，其构件内力 仍将继续随地震作用的加大而加大,梁的弯曲应 力比 R1 必然也将随之增大到 1.0 。
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同样，也需要把前面的第二、第三两种节点连接
以上三种截然不同的设计方法，将直接影响到 设计的节点是否满足 “强节点弱杆杆” 的抗震 要求。是否能实现 “小震不坏，中震可修，大 震不倒” 设计目标的根本问题，所以下面将着
重讨论证明前面所提到的第一种是错误的，第三
种设计理念虽然可取，但式中的有关系数和强度
取值有问题，很不安全。唯第二种设计计算方法
入的诸多节点，也只是多高层钢结构房屋中一般性的
常用节点 )，今天只能检其最主要的、如与梁柱刚性
连接的节点以及与之相关的一些节点来谈谈：
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首先谈谈在目前多高层房屋钢结构
梁柱刚性连接节点设计中所存在的问题
及其正确的设计方法
要点：在现行的《高钢规》和《抗震规》中，由
于在梁柱刚性连接和中心支撑连接的抗震设计规定，
在世界近代地震史中，死亡人数最多的一次.地震也发生
在我国，即1976年河北唐山7.8级地震，死 24 万余人。 地震在我国造成的经济损失十分巨大，据建国以来十 几次 7 级以上地震的不完全统计房屋倒塌 1 亿多平方米， 直接经济损失达数百亿之多。
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就以最近几年为例，在我国新疆、西藏、云 南、内蒙古自治区、江西等地先后就发生了多起 6 级左右的地震。这就说明了地震活动在我国还 是相当频繁的，因此正确地认识我国地震活动的 特点以及我国经济力量的现状，充分运用国内、 国外现代地震科学技术的成就，采用合理的，既 安全又经济的抗震设计方法，来改善建筑物的抗 震性能，减轻城乡地震灾害，是我们每个结构设 计人员义不容辞的使命。
今天要讲的内容
上午: 多高层房屋钢结构节点连接设
计中的常见问题。
下午: 多高层房屋钢结构设计施工图 的平面表示法和与之相关的标
准图的编制、选用和索引。
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多高层房屋钢结构 节点连接设计中的常见问题
中国建筑标准设计研究院
刘其祥 （教授级高工）
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节点连接在结构设计中的重要性：常用的一般建筑 钢结构，都是由若干由加工厂加工好的竖杆、水平杆 或斜杆在工地用焊缝或螺栓拼装成抗侧力的框架、或 框架支撑结构。这些由杆件组装成的结构，之所以能 承担一定的竖向荷载和水平荷载，靠的就是各杆件之
设计即可。且认为可按以下三种不同情况分别进行处
理。为了方便说明问题，在此引用一个具体数字来说
明这一方法的思路。
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以下是电算结果的表示方法，摘自《高层建筑
结构空间有限元分析与设计》软件 SATWE
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假定梁端有一个 1000kN m 的地震组合弯矩,并 将表达式 S R RE 变换为 RE S R 。在验算梁截面 时，要求梁截面抗弯承载力设计值必须 0.75 1000
遇地震作用（大震）时，规范还要求用公 式
M u 1.2M p 即《 高钢规 》公式
（ 8.1.3 - 1）进行连接的极限承载力验算 ( 如下页所示 )；
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但是，在执行上述规范时，不同的设计人员，很可
能在相同设计条件下设计出三种承载力相差非常悬殊 的连接作法，这三种不同的作法是: 一是，当按设计表达式 S R RE 计算时，完全按 组合内力来设计节点连接。 二是，组合内力只是作为检验构件截面的依据。但 在塑性区的节点连接设计时，是取高于构件的最大承 载力设计值作为节点的作用力来对节点连接进行设计 与验算。 三是，完全抛开以上两种设计方法，而是完全按照 公式 M u 1.2M p 来进行连接的极限承载力计算。 2013-10-18 15
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一是，当遭遇多遇地震作用 （小 震）时，应采用表达式 S R RE 。即
抗震规范公式 ( 5.4.2 ） (见下页) 。
注意：该条在规范中为必须严格执 行的强制性条文
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式中：
S — 考虑多遇地震作用时，荷载效应和地震作
形式（或下页的第二、第三图）的梁端截面局部加大，
使连接焊缝的抗弯承载力设计值达到不小于框架梁抗
弯承载力设计值的 1.2 倍，才能确保框架梁在大震时
进入塑性，使延性得到充分发挥。否则，只加大截面
而不加强连接，则连接焊缝的弯曲应力必然高于梁端
截面的弯曲应力。当地震作用不断加大时，就很容易 发生当梁端截面还未进入塑性之前,处于梁端薄弱的 连接焊缝，就会因弯曲应力过高而发生 “ 脆性破 坏 ”。 现再利用下图来加以说明。
间的节点将这些杆件用各种不同的连接方式和连接件
将它们连接成为一个非机动构架。这种由若干杆件系
统组成的构架，在外荷载作用下，一旦节点发生破坏,
整个结构就会成为机动构架而失去承载能力。
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在以往国外多次地震中，常常发生钢框架节 点和竖向支撑节点破坏的事例，特别是 1994 年 发生在美国的北岭地震 和 1995 年发生在日本 的阪神地震，有好几十幢房屋钢结构倒塌，好几 百幢多、高层房屋钢结构的梁柱刚性连接节点受 到严重破坏，引起了世人的极大关注，促使一些