高层建筑钢结构连接节点的抗震设计

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摘　要：本文介绍高层建筑钢结构抗震设计时，

并对钢结构构件节点和杆件接头处的三种杆件连接方式，其性能及适用范围进行了分析比较，然后对梁、与柱、柱与柱、梁与梁的连接以及抗震剪力墙与框架的连接等方式进行了阐述，以供同行参考。

关键词：高层建筑；钢结构；连接节点；安装中图分类号：TU352.1+1文献标识码：B

文章编号：1008-0422（2013）08-0120-02

1 前言

随着城市建设的发展，高层建筑在我国日益增多。高层钢结构具有承载力高、抗震性能好、施工周期短等特点，特别适用于高耸的高层建筑。在高层钢结构抗震设计中，节点连接良好的抗震设计是保证结构安全的重要一环。连接节点应满足强度、延性和耗能能力三方面的要求，其连接强度应高于相连构件端部的屈服承载力，并且必须有较大的变形能力，用以弥补强度方面的缺陷。钢材本身具有很好的延

性，但这种延性在结构中不一定能体现出来，这主要是由于节点局部压曲和脆性破坏而造成的，因此在设计中应采用合理的细部构造，避免应变集中而形成较大的约束应力。在钢材的选用上应满足强度、塑性、韧性及可焊性的要求。钢材强度指的是抗拉强度和屈服强度，钢材应具有较高的强屈比，其屈服强度的上限值和下限值应适当。钢材的塑性表现在伸长率和冷弯性能两项指标上，反映钢材承受残余变形量的程度及塑性变形能力。对抗震结构还必须满足冲击韧性的要求。钢材另一重要的基本要求是对化学成分含量的限制，它将直接影响结构的可焊性，应控制钢材的碳当量。在高层钢结构中，厚钢板的应用较为广泛，在梁一柱节点范围，当节点约束较强，板厚等于或大于40mm 时，应附加要求板厚方向的断面收缩率，以防发生平行于钢材表面的层状撕裂。

2 杆件连接

2.1连接方式2.1.1 连接类型

建筑钢结构的构件节点和杆件接头处的杆

作者简介：易文新（1972-），男，湖南衡山人，长沙有色冶金设计研究院有限公司高级工程师

高层建筑钢结构连接节点的抗震设计

Seismic Design of High-rise Steel Structure Construction Joints

易文新Yi Wenxin

或者梁板式。同外墙一样,底板除满足受力要求外,还要满足地下室抗渗、防水要求。

地下室底板厚度、配筋不宜太小，作为基础组成部分的底板厚度不宜小于400mm；只作为抗水板不作为基础部分考虑时，厚度不宜小于250mm，一般取300mm 以上。底板配筋除满足计算要求外，为防止裂缝产生，最小配筋率可适当提高，一般情况下可取0.30%。

底板的混凝土垫层，强度等级不应小于C15，厚度不应小于l00mm，在软弱土层中不应小于150mm [8]。

双向支座钢筋尚应有1/3-1/2贯通配置，跨中钢筋应按实际计算的配筋全部贯通。

当采用独立基础加抗水板的型式时，应在抗水板下铺设一定厚度的具有一定强度和压缩性材料，如泡沫聚苯板等，避免因基础沉降使抗水板成为满堂底板。

6 抗浮验算和超长裂缝控制

6.1地下水与抗浮验算

抗浮验算首先是要正确确定上浮力，尤其是抗浮设计水头，地下水位及其变幅是地下室抗浮设计的重要依据,当有长期水位观测资料时，场地抗浮设防水位可采用实测最高水位；当无长期水位观测资料时，可按勘察期间实测最高水位并考虑地下水补给、排泄条件等因素综合确定；若只考虑施工期间的抗浮设防，设防水位可按水文库的最高水位确定[9]。

文献[10]要求验算建筑物抗浮能力应满足：建筑物自重及压重之和/浮力作用值≥1.05。在地下室上部有多高层建筑时通常能满足抗浮验算,而地下室上无上部建筑,且无覆土或者覆土较少，当抗浮设计水位较高时，地下室可能存在整体抗浮验算不满足要求，此时应采取抗浮措施时，应按工程具体情况区别对待。

6.2 地下室超长和裂缝控制

地下室一般情况下不设永久性缝，这就会造成地下室结构整体超长,而应采取防止裂缝的措施，目前较为常见的方法有:设置膨胀加强带、设置后浇带、加强配筋。根据实际情况可以综合采用。

7 结语

在地下室设计前期，需先确定嵌固端位置，在现行规范基础上，确定地下室结构抗震等级，并相应的对局部构件内力和钢筋进行调整，以便在嵌固端部位实现上部结构为“弱柱”的设计。

在地下室顶板、侧墙和底板等关键结构设计时，应仔细分析构件所受荷载及受力特点，合理选取计算模型，同时结合工程中实际发生的教训，科学的采取恰当的构造措施，达到安全经济的效果。

重视地下室的抗浮验算，当不满足抗浮要求时，应才是合理的措施进行抗浮设计。地下室由于超长极易产生裂缝，在设计中应采取有效的措施防止裂缝产生。

参考文献:

[1]GB50011-2010.建筑抗震设计规范[S].2010.[2]JGJ3-2010.高层建筑混凝土结构技术规程[S].2010.

[3] 朱炳寅.建筑结构设计规范应用图解手册[M].北京:中国建筑工业出版社，2005.

[4] GB50009-2012.建筑结构荷载规范[S].2012.[5] DBJ/T5-46-2005.广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2002)补充规定[S].2005.

[6] 《全国民用建筑工程设计技术措施》编委会. 全国民用建筑工程设计技术措施(结构).2009.

[7] GB50010-2010.混凝土结构设计规范[S].2010.

[8] GB50108-2008.地下工程防水技术规范[S].2008.

[9] 刘东柏，王璇.地下室抗浮设计中的几个问题讨论[J].中外建筑，2010(2).

[10] GB50007-2011.建筑地基基础设计规范[s].2011.

件连接可采用：（1）全焊连接；（2）高强度螺栓连接；（3）焊缝和高强度螺栓混合连接。

2.1.2 性能比较2.1.2.1全焊连接，传力最充分，不会滑移。良好的焊接构造和焊接质量可以为结构提供足够的延性。缺点是焊接部位常留有一定的残余应力。

2.1.2.2高强度螺栓连接，施工较方便。但是，杆件的接头若全部采用高强度螺栓时，接头尺寸较大，钢板用量较多，费用较高；而且强烈地震时，接头可能产生滑移。

2.1.2.3栓焊混合连接，应用比较普遍。先用螺栓安装定位，然后施焊，操作方便。实验表明，此类连接的滞回曲线，与完全焊接情况相近；但翼缘焊接将使螺栓预拉力平均降低110%左右。因此，连接腹板的高强度螺栓实际预拉应力要留有一定富裕。

2.2焊缝连接2.2.1 拼接形式

2.2.1.1选定构件节点和杆件接头的连接形式时，应尽可能避免采用约束性强、容易产生板件层状撕裂的连接构造。