高层建筑钢结构-第六章节点设计资料
多高层房屋钢结构的节点连接设计
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 01SG5所1编9 制 的诸多节点也只是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
多高层房屋钢结构的节点连接 设计
多高层房屋钢结构的节点连接设计
主要内容
1 讲述多、高层房屋钢结构梁柱刚性连接节
点 设 计及 其 相关 的 国家 标 准图 01SG519
的构造详图(上午)。
2 介绍国家标准图03SG519-1与04SG519-2 节
点连接设计的技术条件、图集的内容及其
使用方法(下午)。
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多高层房屋钢结构的节点连接设计
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1 第一种设计方法
（即按组合内力来设计的方法）
采用该法的理论根据是，认为在多遇地震作用下，
结构处于弹性阶段，连接设计只要根据组合内力，并
根据梁的应力强度比 R1（即梁的地震组合弯矩设计值
乘以梁的承载力抗震调整系数 0.75 后，在梁截面中产
生的弯曲应力与梁的钢材强度设计值之比）来进行设
比）只用到了 0.7S 5(0.9S)0.8 。3
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多高层房屋钢结构的节点连接设计
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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 900.8 0 510k6N m 0的 梁截面，但此时由于梁截面只需用 75k0N 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
第六章多层和高层钢结构房屋的抗震设计
2.竖向布置
抗震设防的高层建筑钢结构，宜采用 竖向规则的结构。在竖向布置上具有下 列情况之一者，为竖向不规则结构：
(1)楼层刚度小于其相邻上层刚度的 70%，且连续三层总的刚度降低超过50%。
(2)相邻楼层质量之比超过1.5(建筑 为轻屋盖时，顶层除外)。
(3)立面收进尺寸的比例为L1/L＜ 0.75（右图）。
化学工业出版社
②结构平面形状有凹角，凹角的伸出部分在一个方向 的长度，超过该方向建筑总尺寸的25%；
③楼面不连续或刚度突变，包括开洞面积超过该层总 面积的50%；
④抗水平力构件既不平行于又不对称于抗侧力体系的 两个互相垂直的主轴。
属于上述情况第①、④项者应计算结构扭转的影响， 属于第③项者应采用相应的计算模型，属于第②项者应 采用相应的构造措施。
化学工业出版社
带有偏心支撑的框架-支撑结构，具备中心支撑体系侧向 刚度大、具有多道抗震防线的优点，还适当减少了支撑构件的 轴向力，进而减小了支撑失稳的可能性。
由于支撑点位置偏离框架接点，便于在横梁内设计用于 消耗地震能量的消能梁段。强震发生时，消能梁段率先屈服， 消耗大量地震能量，保护支撑斜杆不屈曲或屈曲在后，形成了 新的抗震防线，使得结构整体抗震性能，特别是结构延性大大 加强。
3.水平地震作用计算
高层建筑钢结构采用底部剪力法时，可按下式计算顶 部附加地震作用系数：
1.框架体系
2.框架-支撑体系 框架-支撑体系是在框架体系中沿结构的纵、横两个方
向均匀布置一定数量的支撑所形成的结构体系。 (1)中心支撑
中心支撑是指斜杆与横梁及柱汇交于一点，或两根斜 杆与横杆汇交于一点，也可与柱子汇交于一点，但汇交时 均无偏心距。
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钢结构节点楼板设计要点共84页
从施工角度
A、压型钢板很轻，安装时方便、速度快 B、压型钢板一旦铺设，可作为工作平台 C、浇灌砼可单独进行，与其它安装工序不打搅 D、压型钢板的沟槽可以用来敷设管线 E、不需要支模，大大方便了施工
应用 在高层建筑钢结构中应用非常普遍
瑞金大厦
瑞金大厦，107m, 地上29层， 地下1层，上海，于1986年竣工
Mu、Vu — 节点的极限受弯、受剪承载力 Mp — 梁的全塑性弯矩承载力 l — 梁的净跨度
支撑节点极限承载力
Ru ≥ 1.2 An • fy
Ru — 支撑连接的极限承载力 An — 支撑杆净截面面积 fy — 支撑杆材料的屈服强度
B、构件进入塑性状态时， 板件的局部稳定应有保证
框架梁
框架梁板件宽厚比限值
树状柱
吊装单元
世界贸易中心
美国，纽约 411m，地上110层，地 下6层 ，1973年竣工
外筒柱子 高的格构式梁 次梁 楼盖水平支撑
内柱 带高强度螺栓孔的裙梁
阿莫科大厦（Amoco Building) 芝加哥标准石油大楼
美国，芝加哥 342m 地上82层，地下5层 1973年
4、柱的工地接头一般设置在主梁顶面1.0 – 1.3 m 高处,以便于安装
较小值。
六、组合板计算（使用阶段）
所受荷载
砼、压型钢板自重 使用荷载
计算内容
强度 刚度
横截面抗弯强度 叠合面抗剪强度
复杂，不介绍
斜截面抗剪强度
集中力作用下的抗冲切计算
185 EsIs
式中 ——板的挠度；
p s ——单位宽度均布短期荷载值，取荷载标准值；
Es Is [ ]
——压型钢板弹性模量； ——单位宽度均布压型钢板的惯性矩； ——板的容许挠度。
第六章钢结构的正常使用极限状态
第6章钢结构的正常使用极限状态6.1常使用极限状态的特点正常使用极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。
《建筑结构可靠度设计统一标准》 (GB50068-2001 )规定，当结构或构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：1) 影响正常使用或外观的变形；2) 影响正常使用或耐久性能的局部破坏(包括裂缝)3) 影响正常使用或耐久性能的振动4) 影响正常使用或耐久性能的其它特定状态。
正常使用极限状态可以理解为适用性极限状态，常见的适用性问题有以下七类：1) 由荷载、温度变化、潮湿、收缩和徐变引起的非结构构件的局部损坏(如顶棚、隔墙、墙、窗) ；2) 荷载产生的挠度防碍家具或设备(如电梯)的正常使用功能；3) 明显的挠度使居住者感到不安；4) 由剧烈的自然现象(如飓风、龙卷风)造成的非结构构件彻底损坏；5) 结构因时效和服役而退化(如地下停车场结构因防水层破坏而损坏) ；6) 建筑物因活荷载、风荷载、或地震荷载造成的运动，导致居住者身体或心理上不舒适感；7) 使用荷载下的连续变形(如高强螺栓滑移) 。
长期以来，正常使用极限状态不如承载极限状态那样受到重视，认为只不过是适当限制一下挠度和侧移。
随着结构材料强度的提高和构件的轻型化 (包括围护结构和非承重结构构件)，情况已经有所改变，研究工作日趋活跃，包括分析正常使用极限状态的可靠指标取值问题。
不过我国的设计规范和规程中仍然只有变形和振动限制两个方面。
6.2 拉杆、压杆的刚度要求1. 轴心受力构件刚度验算按照结构的使用要求，钢结构的轴心拉杆、轴心压杆以及拉弯构件都不应过分柔弱而应该具有必要的刚度，保证构件不产生过度的变形。
这种变形可能因其自重而产生，也可能在运输或安装构件的过程中产生。
承受轴线拉力或压力的构件其刚度用长细比控制，即：入max= (L0/i) max < ［入］式中入ma --杆件的最大长细比L0——杆件的计算长度I —截面的回转半径[入]—容许长细比2. 轴心受力构件长容许细比规定一般而言，压杆由于对几何缺陷的影响较为敏感，所以对它的长细比要求较拉杆严格得多。
钢多高层结构设计手册
钢多高层结构设计手册钢多高层结构设计手册第一章：引言1.1 本手册的目的和范围本手册旨在为工程师和设计师提供一套完整的、系统的高层钢结构设计指南，以确保高层建筑的结构安全、稳定性和经济性。
本手册适用于超过30层的高层钢结构建筑设计和施工，并且概述了一些与空间结构和特殊结构相关的内容。
1.2 现行标准和规范高层建筑的设计必须符合国家和地区的建筑设计标准和规范要求。
本手册将根据最新的标准和规范提供设计建议，并指出其中的变化和差异。
1.3 本手册的结构本手册共包括八个章节，分别是：引言、材料、结构设计、节点设计、振动控制、防火设计、耐震设计和施工。
每个章节将逐一详细介绍相关的设计原则、计算方法、核心技术和注意事项。
第二章：材料2.1 钢材的选用和使用选取合适的钢材对于高层钢结构的设计和施工至关重要。
本章将介绍常用的结构钢种类、性能、优缺点，以及如何进行合理的材料选择。
2.2 钢材的特性与应用钢材的强度、延展性、疲劳性等特性对于高层钢结构的设计和施工具有重要影响。
本章将介绍钢材的力学特性，如强度、刚度、韧性等，并探讨其在高层结构中的应用。
2.3 钢材的预应力控制预应力技术在高层钢结构中具有重要的应用价值。
本章将介绍预应力的原理、方法和控制要点，并提供实际计算案例。
第三章：结构设计3.1 弹性设计基本原理弹性设计是高层钢结构的基本设计原则。
本章将介绍弹性设计的基本概念、假设条件和计算方法，并提供详细的计算流程和示例。
3.2 塑性设计基本原理塑性设计在高层钢结构设计中具有重要的应用价值。
本章将介绍塑性设计的原理、方法、局限性和计算要点，并提供实际计算案例。
3.3 极限状态设计基本原理极限状态设计对于高层钢结构的安全性和可靠性具有重要意义。
本章将介绍极限状态设计的基本原理、设计要求和计算方法，并提供详细的计算流程和示例。
第四章：节点设计4.1 节点设计基本原理节点是高层钢结构的重要组成部分，对于整体结构的性能和稳定性起着至关重要的作用。
钢结构节点连接设计手册
钢结构节点连接设计手册钢结构节点连接设计手册第一章：引言1.1 目的本手册旨在提供钢结构节点连接设计的指导原则和规范，以确保连接的安全性、可靠性和经济性。
1.2 适用范围本手册适用于各类钢结构节点连接设计，包括梁柱节点、梁梁节点、梁板节点等。
1.3 参考标准本手册的设计原则和规范参考以下标准：- GB 50017-2017 《钢结构设计规范》- GB 50018-201X 《钢结构工程质量验收规范》- GB 50019-201X 《钢结构防腐蚀技术规范》- GB 50046-201X 《建筑地震设计规范》第二章：基本原则2.1 安全性连接设计应满足结构强度和稳定性的要求，确保在正常使用和极限状态下的安全性。
2.2 可靠性连接设计应考虑材料的可靠性和制造工艺的可控性，确保连接的可靠性和一致性。
2.3 经济性连接设计应尽可能减少材料的使用量和制造成本，同时保证连接的质量和可靠性。
第三章：节点类型3.1 梁柱节点梁柱节点是钢结构中最常见的连接形式，其设计应满足以下要求：- 满足梁柱节点的强度和刚度要求。
- 考虑梁柱节点的受力特点，选择合适的连接方式。
- 考虑梁柱节点的施工工艺，选择适合的节点类型。
3.2 梁梁节点梁梁节点是连接两根梁的关键部位，其设计应满足以下要求：- 满足梁梁节点的强度和刚度要求。
- 考虑梁梁节点的受力特点，选择合适的连接方式。
- 考虑梁梁节点的施工工艺，选择适合的节点类型。
3.3 梁板节点梁板节点是连接梁与板的关键部位，其设计应满足以下要求：- 满足梁板节点的强度和刚度要求。
- 考虑梁板节点的受力特点，选择合适的连接方式。
- 考虑梁板节点的施工工艺，选择适合的节点类型。
第四章：设计步骤4.1 确定受力情况根据结构荷载和受力特点，确定节点受力情况，并进行力学分析。
4.2 选择连接方式根据受力情况和结构要求，选择合适的连接方式，并进行初步设计。
4.3 进行强度校核根据选定的连接方式，进行强度校核，并根据校核结果进行优化设计。
钢结构设计原理-第六章
第六章 轴心受力构件
轴心受压构件的三种整体失稳状态
无缺陷的轴心受压构件（双轴对称的工型截面）通常发生弯曲失稳， 构件的变形发生了性质上的变化，即构件由直线形式改变为弯曲形式 且这种变化带有突然性。
实腹式构件和格构式构件 实腹式构件具有整体连通的截面。 格构式构件一般由两个或多个分肢 用缀件联系组成。采用较多的是两 分肢格构式构件。
钢结构设计原理
图6.1.2 柱的形式
Design P r i n c i p l e s of Steel Structure
第六章 轴心受力构件
格构式构件 实轴和虚轴
钢结构设计原理 Design P r i n c i p l e s of Steel Structure
第六章 轴心受力构件
§ 6 . 2 轴心受力构件的强度和刚度
6.2.1 轴心受力构件的强度计算
轴心受力构件以截面上的平均应力达到钢材的屈服强度作为强 度计算准则。 1. 截面无削弱
构件以全截面平均应力达到屈服强度为强度极限状态。 设计时，作用在轴心受力构件中的外力N应满足：
钢结构设计原理 Design P r i n c i p l e s of Steel Structure
第六章 轴心受力构件
6.3.2 无缺陷轴心受压构件的屈曲
理想轴心受压构件 1 杆件为等截面理想直杆； 2 压力作用线与杆件形心轴重合； 3 材料为匀质，各项同性且无限弹性，符合虎克定律； 4 构件无初应力，节点铰支。
1、弹性弯曲屈曲
欧拉（Euler）早在1744年通过对理想轴心压杆的整体稳定问题进 行的研究，当轴心力达到临界值时，压杆处于屈曲的微弯状态。 在弹性微弯状态下，根据外力矩平衡条件，可建立平衡微分方程， 求解后得到了著名的欧拉临界力和欧拉临界应力。
钢结构PPT课件第六章 钢桁架与门式刚架
四、门式刚架支撑设计
1、门式刚架支撑的作用 2、支撑结构布置和计算
1、门式刚架支撑的作用
支撑与相邻两刚架的连接一般采用铰接连接。这些支撑杆
件与梁柱杆件的交点可以作为梁柱构件平面外的侧向支承
点（如图所示）。 门式刚架支撑主要有屋面横向水平支撑及系杆、柱间支撑 和水平系杆、隅撑等。 屋面横向水平支撑 >> 柱间支撑 >> 隅撑 >>
压杆：与它相交的另一斜杆受拉且二杆皆不中断时，取为0.5l；
与它相交另一斜杆受拉，两杆中有一杆中断并以节点板相搭接
时取为0.7l； 其它情况，如两杆皆受压（此时不宜有杆件中断）时，取为l。
拉杆: 因为压杆不作为它在平面外的支承点，故为l 。
受压弦杆 侧向支承点间距l1为弦杆节间长度的两倍，弦杆两节间的轴心 压力N1>N2，用N1验算弦杆平面外稳定时如果计算长度取用l1 显然过于保守。平面外的计算长度应为 且 loy≥0.5l1 计算时压力取正号，拉力取负号。
（3）隅撑
在框架梁中，隅撑设置在下翼缘受压的区段内，隅撑与框 架梁腹板的夹角不宜小于45°，一般在45°～60°之间。
在框架柱中，隅撑一端与框架柱的内翼缘或靠近内翼缘的
腹板用螺栓连接，另一端则与墙梁腹板相连，布置数量应 根据墙梁位置等具体情况而定，构造与框架梁中的隅撑相 同。
第三节 桁架设计
1．按结构选材分 有普通型钢、薄壁型钢和钢管刚架等；
2．按跨度分为 单跨、双跨或多跨的单、双坡门式刚架。
图示 >>
3、按截面形式分： 有等截面和变截面刚架。设有桥式吊车时，
柱宜采用等截面构件。
4、节点 横梁与柱为刚接，柱脚多采用铰支。当用于厂房且有吊 车时，或水平荷载较大，檐口标高较高或刚度要求较高时，宜将 柱脚设计为刚接。 5 、围护结构
06001高层建筑结构设计
课程名称：高层建筑结构设计课程代码：06001第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点本课程是土木工程专业专业课之一，课程的依据是《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2002），课程中的框架结构设计方法也可用于多层钢筋混凝土结构设计中，本课程主要讲述了高层建筑常用结构形式的受力特点、内力分析方法（手算），也结合高规讲述了高层建筑结构设计中的各种规定和构造要求，框架结构设计方法（抗震）是毕业设计中要用到的知识。
二、课程目标与基本要求通过本课程的学习，使学生了解高层建筑结构布置原则、结构受力特点、内力分析方法、高规中设计规定，其中框架设计方法为重点，应掌握并能应用。
了解剪力墙结构、框－剪结构计算方法。
三、与本专业其他课程的关系本课程一般在大学四年级第一学期开设，本课程是以《钢筋混凝土结构设计》为基础，钢筋混凝土基本构件设计方法在本课程中不再详加讲述，本课程的学习要求学生有一定的数学力学基础，故本课程开设前《结构力学》应已学完。
第二部分考核内容与考核目标第一章概述一．学习目的与要求了解高层建筑的定义、常见的结构形式，了解国内外高层建筑发展的现状，及未来发展的方向。
二．课程内容第一节高层建筑和高层建筑结构定义第二节高层建筑结构的功能第三节高层建筑的结构型式第四节高层建筑结构的发展与展望三．考核知识点与考核目标识记：高层建筑的结构型式，各结构类型在实际工程的应用。
第二章高层建筑结构受力特点和结构概念设计一．学习目的与要求通过本章学习，使学生进一步了解高层建筑所受荷载种类、特点、计算方法，结构平面布置、竖向布置的注意事项，各种结构类型的特点的适用情形。
二．课程内容第一节高层建筑结构上的荷载与作用第二节高层建筑结构的受力特点和工作特点第三节高层建筑结构的结构体系和结构布置第四节高层建筑结构的概念设计三．考核知识点与考核目标识记：基本风压，风载体形系数，风压高度系数，三水准抗震设计目标，两阶段抗震设计方法，抗震设防类别，底部剪力法，反应谱曲线，特征周期，重力荷载代表值，结构基本自振周期，A级高度建筑，B级高度建筑。
高层建筑结构设计复习资料
第一章概述1、对于高层建筑，抵抗水平荷载成为结构设计需要解决的主要问题2、荷载效应：由荷载引起的结构内力、位移、速度、加速度等3、高层建筑结构设计，主要是抗水平力设计4、高层建筑结构的材料主要为钢、钢筋和混凝土5、按采用的材料，高层建筑的结构构件可分为钢构件、钢筋混凝土构件及组合构件，组合构件是指型钢或钢管与混凝土组合的构件6、按采用的材料，高层建筑结构的类型可分为钢结构、钢筋混凝土结构、混合结构，混合结构包括由全部构件为组合构件的结构，钢构件与钢筋混凝土组成的结构，钢构件与组合结构组成的结构，钢筋混凝土构件与组合构件组成的结构等7、钢结构以及混合结构的钢材宜采用Q235等级B、C、D的碳素结构钢及Q345等级B、C、D、E的低合金高强度结构钢8、混凝土的强度等级，框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核心区，不应低于C30；构造柱、芯柱、圈梁及其他各类构件，不应低于C20；剪力墙不宜超过C60；其他构件，9度时不宜超过C60，八度时不宜超过C70第二章结构体系1、高层建筑的结构体系包括框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构、巨型结构。
2、框架结构的设计要点：（1）必须在两个主轴方向上设置框架，以抵抗各自方向的水平力。
（2）抗震框架结构的梁柱不允许铰接，必须采用梁端能传递弯矩的刚接，以使结构具有良好的整体性和比较大的刚度。
（3）甲、乙类建筑以及高度大于24m的丙类建筑，不应采用单跨框架结构。
（4）承重体系主要取决于楼板布置。
（5）沿建筑高度，柱网尺寸和梁截面尺寸一般不变。
在建筑比较高的情况下，柱的截面尺寸沿建筑高度减小。
（6)侧向刚度小，总高度受到限制。
（7）框架结构的非承重墙宜采用轻质材料，减轻对结构抗震的不利影响。
（8）不应采用部分由框架承重、部分由砌体墙承重的混合承重形式。
（9）框架结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的的电梯机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承重，不应采用砌体墙承重。
高层建筑结构设计思考题答案 (2)
第二章2.1钢筋混凝土房屋建筑和钢结构房屋建筑各有哪些抗侧力结构体系？钢筋混凝土房屋建筑和钢结构房屋建筑各有哪些抗侧力结构体系？每种结构体系举1~2例。
答：钢筋混凝土房屋建筑的抗侧力结构体系有：框架结构(如主体18层、局部22层的北京长城饭店)；框架剪力墙结构（如26层的上海宾馆）；剪力墙结构（包括全部落地剪力墙和部分框支剪力墙）；筒体结构[如芝加哥Dewitt-Chestnut公寓大厦（框筒），芝加哥John Hancock大厦（桁架筒），北京中国国际贸易大厦（筒中筒）]；框架核心筒结构（如广州中信大厦）；板柱-剪力墙结构。
钢结构房屋建筑的抗侧力体系有：框架结构（如北京的长富宫）；框架-支撑（抗震墙板）结构（如京广中心主楼）；筒体结构[芝加哥西尔斯大厦（束筒）]；巨型结构（如香港中银大厦）。
2.2框架结构、剪力墙结构和框架----剪力墙结构在侧向力作用下的水平位移曲线各有什么特点？答：(1)框架结构在侧向力作用下，其侧移由两部分组成：梁和柱的弯曲变形产生的侧移，侧移曲线呈剪切型，自下而上层间位移减小；柱的轴向变形产生的侧移，侧移曲线为弯曲型，自下而上层间位移增大。
第一部分是主要的，所以框架在侧向力作用下的水平位移曲线以剪切型为主。
(2)剪力墙结构在侧向力作用下，其水平位移曲线呈弯曲型，即层间位移由下至上逐渐增大。
(3)框架-剪力墙在侧向力作用下，其水平位移曲线呈弯剪型, 层间位移上下趋于均匀。
2.3框架结构和框筒结构的结构构件平面布置有什么区别?答：(1)框架结构是平面结构，主要由与水平力方向平行的框架抵抗层剪力及倾覆力矩，必须在两个正交的主轴方向设置框架，以抵抗各个方向的侧向力。
抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。
框筒结是由密柱深梁组成的空间结构，沿四周布置的框架都参与抵抗水平力，框筒结构的四榀框架位于建筑物的周边，形成抗侧、抗扭刚度及承载力都很大的外筒。
2.5中心支撑钢框架和偏心支撑钢框架的支撑斜杆是如何布置的？偏心支撑钢框架有哪些类型？为什么偏心支撑钢框架的抗震性能比中心支撑框架好？答：中心支撑框架的支撑斜杆的轴线交汇于框架梁柱轴线的交点。
对高层建筑钢结构节点设计的分析
对高层建筑钢结构节点设计的分析钢结构是由构件和节点构成的。
即使每个构件都能满足安全使用的要求，如果节点设计处理不恰当，连接节点的破坏，也常会引起整个结构的破坏连接节点破坏是钢结构地震破坏的常见形式之一。
1994年1月美国北岭地震后，调查了1000多栋钢结构房屋建筑，有100多栋建筑的梁柱连接破坏，其中80%以上破坏发生在梁的下翼缘连接。
1995年1月日木阪神地震后的调查发现，部分钢结构也出现了梁柱连接破坏的震害，破坏位置卞要在扇形切角工艺孔端部。
可见，要使结构能够满足预定功能的要求，正确的节点设计与构件设计，两者具有同等的重要性。
一、节点的连接方式高层钢结构的节点连接可采用焊接、高强度螺栓连接，也可以采用焊接与高强度螺栓的栓焊混合连接。
1.焊接连接。
焊接连接的传力最充分，有足够的延性，但焊接连接存在较大的残余应力，对节点的抗震设计不利。
焊接连接可采用全熔透或部分熔透焊缝。
但对要求与母材等强的连接和框架节点塑性区段的焊接连接，应采用全熔透的焊接连接。
2.高强度螺栓连接。
高层钢结构承重构件的高强度螺栓连接应采用摩擦型。
高强度螺栓连接施工方便，但连接尺寸过大，材料消耗较多，因而造价较高，且在大震下容易产生滑移。
3.栓焊混合连接。
栓焊混合连接在高层钢结构中应用最普遍，一般受力较大的翼缘部分采用焊接，腹板采用高强度螺栓连接。
这种连接可以兼顾两者的优点，在施工上也具有优越性。
由于施工时一般先用螺栓定位然后对翼缘施焊，此时栓接部分承载力应考虑先栓后焊的温度影响乘以折减系数0.9。
二、高层建筑钢结构的节点设计原理1.节点的连接方式。
钢结构中节点的连接方式主要分为三种：一种是焊接连接，这种连接方式具有充分的传力和很好的延展性等优点，它的缺点就是有很强的残余应力，不能满足于节点的抗震需求。
在焊接连接的方式中，一般使用全熔透的焊缝技术。
尤其是对一些强度连接和对塑性区段的连接等。
第二种是高强度螺栓连接，一般在高层建筑的钢结构中，需要采用摩擦型的连接，这种连接方式对施工的要求不是很复杂，不过其成本比较高，是由于这种连接方式的尺寸较大，还可能在震动很大的时候出现滑移现象。
多高层民用建筑钢结构节点构造cad设计详图
钢结构的节点设计
钢结构的节点设计钢结构是一种现代化的建筑结构形式，具有高强度、轻质、耐腐蚀、易于加工和施工、安全可靠等特点，广泛应用于高层建筑、桥梁、厂房等建筑领域。
钢结构的节点设计是整个结构中至关重要的一部分，对于保障结构的安全性和可靠性起着决定性的作用。
节点是钢结构中连接构件的部位，它直接影响到整个结构的性能、安全性和经济性。
因此，合理的节点设计是保证钢结构工程安全可靠、经济合理的前提条件。
钢结构的节点设计需要考虑结构的受力、变形、耐久性和施工性等方面的因素。
根据实际工程情况，节点常常需要具备一下几个要求：1、确定连接方式：钢结构节点的连接方式包括焊接、螺栓连接、铆接等几种方式。
各种连接方式有其各自的优缺点和适用范围。
焊接连接方式具有永久性、紧密性和可靠性、技术要求高；螺栓连接方式安装方便、适用于大型钢结构，但是需要注意预紧力的控制；铆接连接方式适用于中小型钢结构，并具有易于掌握的可靠性和可更换性的特点。
所以，在节点设计的时候需要仔细考虑不同连接方式的适用性和优缺点，从而选择出最适合的连接方式。
2、考虑受力特点：钢结构受力特点有切向力、轴向力、剪力、弯矩、切割力等等。
节点的设计需要按照不同的受力特点来选择连接方式和构造。
3、保证结构可靠性：节点在整个钢结构中处于关键位置，所以它的可靠性直接影响结构整体可靠性。
在节点设计中一定要充分考虑各种受力因素的影响，通过使用合适的材料、采用合理的构造方式以及严格控制节点的加工、制造和安装等环节来保证节点的可靠性。
4、降低节点的应力集中：钢结构中节点的应力集中是太需要注意的问题，因为会导致节点的疲劳损伤、强度降低。
在设计节点时，应该考虑如何降低应力集中，可选用适当的转角半径、飞边、硬度转化等方法，以减缓应力集中的影响。
5、考虑防腐措施：钢结构节点的耐用性也需要注意，并且该部位的氧化和腐蚀是不可避免的。
可以在节点连接后进行镀锌、喷涂或涂覆一定的保护层，以增强节点的耐久性和安全性。
钢结构基本原理课件第六章受弯构件
腹板错位焊接 按锯齿形切开
(a)
蜂窝梁（a）切割线； （b）蜂窝梁
(b)
6.1.3 空腹式受弯构件
另一类型的空腹式受弯构件，工程上称之为桁架，与梁相 比，其特点是以弦杆代替翼缘、以腹杆代替腹板，而在各 节点将腹杆与弦杆连接。这样，桁架整体受弯时，弯矩表 现为上、下弦杆的轴心压力和拉力，剪力则表现为各腹杆
的轴心压力或拉力。
(a)
梁式桁架形式
(d)
(b)
(e)
6.1.3 空腹式受弯构件
(a)
(d)
(b)
梁式桁架形式
(e)
(c)
(f)
钢桁架可以根据不同使用要求制成所需的外形，对跨度和 高度较大的构件，其钢材用量比实腹梁有所减少，而刚度
却有所增加。只是桁架的杆件和节点较多，构造较复杂，
制造较为费工。
6.2 受弯构件的设计
本节目录
6.2.1 概述 6.2.2 梁的强度 6.2.3 梁的刚度 6.2.4 梁的整体稳定性 6.2.5 梁的局部稳定性 6.2.6 型钢梁的截面设计
6.2.1 概述
梁设计中应满足的两种极限状态
内容 极限状态 需要满足 需要满足 抗弯强度 强度承载力 抗剪强度 局部承压强度 复杂应力状态下强度 稳定承载力 正常使用极限状态 梁的变形极限状态 整体稳定
3m 3 m
3m 3m
3m 3 m
3m 3m
q
6m
解：①荷载及内力计算
梁上的荷载标准值为： qk 3 4.5 7.5kN / m 2 荷载设计值为： qd 1.2 3 1.3 4.5 9.45kN / m 2
第6章-钢结构建筑抗震与设防1
1985年墨西哥城地震中钢结构和钢筋混凝土结构的破坏情况
钢结构 建造年份 倒塌 1957年以前 1957一1976年 7 3 严重破坏 1 1
钢筋混凝土结构 倒塌 27 51 严重破坏 16 23
1976年以后
0
0
4
6
6.1.1
节点连接破坏
主要有两种节点连接破坏，一种是支撑连接破坏，另一种 是梁柱连接破坏，从1978年日本宫城县远海地震(里氏7.4级) 所造成的钢结构建筑破坏情况看(表6-2)，支撑连接更易遭受 地震破坏。
（5）巨型框架体系 巨型框架体系是由柱距较大的立体桁架梁柱及立体桁架梁 构成。
( a ）桁架型；
( b ）斜格型；
( c ）框筒型
钢结构房屋适用的最大高度(m)
结构体系 框架 框架一支撑(剪力墙板) 筒体(框筒、筒中筒、 束筒)和巨型框架 设防烈度 6、7 110 220 8 90 200 9 50 140
300
260
180
钢结构房屋适用的最大高宽比
烈度 最大高宽比 6、7 7.5 8 7.0 9 5.5
6.2.2 结构平面布置 多高层钢结构的平面布置应尽量满足下列要求:
1)建筑平面宜简单规则，并使结构各层的抗侧力
刚度中心与质量中心接近或重合，同时各层刚心与质
心接近在同一竖直线上。 2)建筑的开间、进深宜统一，其常用平面的尺寸 关系应符合表6-6和图6-12的要求。当钢框筒结构采用 矩形平面时，其长宽比不应大于1.5:1;不能满足此项 要求时，宜采用多束筒结构。
梁柱焊接连接处的失效模式
“人工”裂缝
梁柱刚性连接裂缝或断裂破坏的原因有: 1)焊缝缺陷，如裂纹、欠焊、夹渣和气孔等。 2)三轴应力影响。分析表明，梁柱连接的焊缝变形由于受到 梁和柱约束，施焊后焊缝残存三轴拉应力，使材料变脆。 3)构造缺陷。出于焊接工艺的要求，梁翼缘与柱连接处设有 垫板，实际工程中垫板在焊接后就留在结构上，这样垫板与柱 翼缘之间就形成一条“人工”裂缝，成为连接裂缝发展的起源。
高层建筑钢结构施工技术及钢结构体系梁柱的连接节点设计
高层建筑钢结构施工技术及钢结构体系梁柱的连接节点设计摘要：高层建筑是现代城市的重要组成部分，对城市的美观性和功能性具有直接的影响。
在实际的高层建筑建设过程中，为了提高高层建筑的建设效率和建设质量，可以选择钢结构施工技术展开施工，具体的钢结构施工中，为提升工程的质量、减少施工成本，需要科学的展开钢结构体系梁柱的连接节点设计。
然而，在实际的高层建筑钢结构施工中，一些问题是切实存在的，影响高层建筑结构的稳定性和安全性。
故此，需要加强对钢结构施工技术的解读和分析，在有效的控制钢结构体系梁柱的连接节点设计，旨在推动高层建筑钢结构施工的效率和质量，规避质量隐患，推动高层建筑的功能性发挥。
关键词：高层建筑；钢结构施工；梁柱；连接节点1概述钢结构施工技术作为当前高层建筑施工中使用最为普遍的一种施工技术，这种施工技术具有施工速度快与工业化强度大的优势。
当前，高层建筑钢结构施工主要包括了高层重型钢结构施工、钢和混凝土组合结构施工与大跨度空间结构施工等类型。
虽然，高层建筑中使用的钢结构技术具有较为明显的优势，但是也具有一定的不足之处，主要体现在钢的性质上。
钢本身作为一种金属材料，其热传递性较强，因此，高层建筑钢结构也就具有较强的热传递性。
因此，高层建筑一旦发生火灾，就势必会对整个高层建筑安全造成威胁，带来难以估计的损失。
因此，企业在高层建筑中使用钢结构施工技术时，应预先采取一定的安全性措施，确保高层建筑工程质量能够达到相关标准，确保企业能够获得一定的经济效益。
2高层建筑钢结构施工技术要点2.1加强钢结构的下料中的施工监管加强钢结构的下料中的施工监管钢结构的施工过程相对比较复杂，具有一定的施工难度，一旦某个环节出现了问题，都会使得后续的施工不能正常开展。
另外，钢结构施工中，不是单纯的某种型号的施工，需要很多型号，规格的不同零件共同参与，零部件的管理虽然比较麻烦，但是他对整个工程的施工质量有着很大的影响。
因此必须加强对钢结构的下料过程中的监管，确保各项管理符合施工需要求，零件质量有所保障，才能更好的为后期的施工做好基础。
钢结构原理与设计第六章作业
钢结构第6章 于千秋 2009102021661习题6.2 某竖向支撑桁架如图6.60所示。
两斜腹杆均采用双角钢截面，节点板厚8mm ，钢材为Q235.承受荷载标准值P k =12.5kN ，全部由可变荷载所引起。
取拉杆和压杆的容许长细比分别为400和200.假设斜腹杆的计算长度为l 0x =l oy =l ，支座处两水平反力H 相等。
若杆件的最小截面规定为2∠45×5，试选用此两斜腹杆的截面。
解：⑴由题，荷载设计值N=1.4N Qk =1.4P k =1.4×12.5=17.5kN则N Ab=1.4x2P k=1.4x 2x12.5=12.5KN 需要构件截面面积为:A n =A ≥N/f=12.5x 312.510215×102-=0.58cm 2需要的截面回转半径为: 拉杆：i 1 ≥011l [λ]= =1.061 cm压杆：i 2 ≥021l [λ]= 200=2.12 cm 拉杆按最小截面选用2∠45x5压杆选用2∠75x50x56.6某轴心受压柱,承受轴心受压力标准值N k =1600kN ，其中永久荷载（包括柱自重）为30%，可变荷载为70%。
两端铰接，柱高l=8m 。
截面采用焊接工字形，翼缘板为剪切边。
沿截面强轴方向有一中间侧向支承点，取l ox =2l oy =l 。
Q235钢试选择此工字形截面，并进行整体稳定和局部稳定验算。
（1）设计资料l ox =l=8m l oy =l/2=4m柱子承受轴心压力设计值 N=1.2x30%N k +1.4x70% N k =2144KN （2）试选截面方案（一）假设取x λ=y λ=100b 类截面 x λ=100，φ=0.555c 类截面 y λ=100，φ=0.463 需要的回转半径和柱截面尺寸 i x ≥x oxλl =800/100=8cm i y ≥λyl oy =400/100=4cm 由近似回转半径关系得需要翼缘板宽度b ≥24.0i y=24.04=16.7cm 需要截面高度h ≥43.0i x =43.08=18.6cm试选方案（二）假设取x λ=y λ=50b 类截面φ=0.856c 类截面φ=0.775同理得到i x ≥16cm i y ≥8cm b ≥33.3cm h ≥37.2cm 取b=34cm 、 h=38cmA ≥φf N =215x 775.01021443⨯x 10-2=128.7 cm 2翼缘板2-14x340 A f =95.2 cm 2腹板 1-10x380 A w =38 cm 2 A=133.2＞128.7 cm 2 截面积A=2x1.4x34+1x38=133.2 cm 2惯性矩 I x =(1/12)x[34x40.83 -（34-1）x35.23]=72493cm 4 I y =2×1/12×1.4×343 =9171cm 4 回转半径 i x =AI x=23.3cm i y =AI y=8.3cm 长细比x λ=x ox i l =800/23.3=34.3 y λ=yoy i l=400/8.3=48.2＜[λ]=150截面验算：1）整体稳定性 由x λ=34.3 查b 类截面得φ=0.785φA N =23102.133x 785.0102144⨯⨯=205 N/mm 2 ＜f=215N/mm 2 可； 2）强度不必验算 3）局部稳定性翼缘板外伸肢宽厚比 b/t=（340-10）/(2x14)=11.8＜（10+0.1λ）fy235=15.7，可；腹板宽厚比h 0 /t w =352/10=35.2＜（25+0.5λ）fy235=52.3，可； 所选截面合适。
高层民用建筑钢筋结构技术规范
高层民用建筑钢结构技术规第二章材料第2.0.1条高层建筑钢结构的钢材，宜采用Q235等级B、C、D的碳素结构钢，以及Q345等级B、C、D、E的低合金高强度结构钢，其质量标准应分别符合我国现行国家标准《碳素结构钢》（GB700）和《低合金高强度结构钢》的规定，当有可靠根据时可采用其他牌号的钢材。
第2.0.2条承重结构的钢材应根据结构的重要性、荷载特征、连接方法、环境温度以及构件所处部位等不同情况，选择其牌号和材质，并应保证抗拉强、伸长率、屈服点、冷弯试验、冲击韧性合格和硫、磷含量符合限值。
对焊接结构尚应保证碳含量符合限值。
第2.0.3条抗震结构钢材的强屈比不应小于1.2，应有明显的屈服台阶，伸长率应大于20%，应有良好的可焊性。
第2.0.4条承重结构处于外露情况和低温环境时，其钢材性能尚应符合耐大气腐蚀和避免低温冷脆的要求。
第2.0.5条采用焊接连接的节点，当板厚等于或大于50mm，并承受沿板厚方向的拉力作用时，应按现行国家标准《厚度方向性能钢板》（GB5313）的规定，附加板厚方向的断面收缩率，并不得小于该标准 Z15级规定的允许值。
第2.0.6条结构采用的钢材强度设计值，不得小于表2.0.6的规定。
第2.0.7条钢材的物理性能，应按现行国家标准《钢结构设计规》（GBJ 17）第2.2.3条的规定。
在高层建筑钢结构的设计和钢材订货文件中，应注明所采用钢材的牌号、等级和对Z 向性能的附加保证要求。
第2.0.8条钢结构的焊接材料应符合下列要求：一、手工焊接用焊条的质量，应符合现行国家标准《碳钢焊条》（GB5117）或《低合金钢焊条》（GB5118）的规定。
选用的焊条型号应与主体金属相匹配。
二自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和焊剂，应与主体金属强度相适应，焊丝应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》（GB/T 14957），或《气体保护焊用钢丝》（GB/14958）的规定。
焊缝的强度设计值应按表2.0.8规定采用焊焊条的抗拉强度。
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Af－梁一个翼缘的截面积；
he－角焊缝的有效厚度； lw－角焊缝的有效长度； fu－焊缝抗拉强度下限。
2020年9月25日星期五
高层建筑钢结构
➢当梁翼缘用对接焊缝、腹板用高强螺栓连接时：
M
j u
Af
(h t f
)
fu
(li
N
b vu
)
Vuj
min{
nN
b vu
, nNcbu
}
式中：
简化计算时， 可忽略
2020年9月25日星期五
高层建筑钢结构
2) 设计方法
❖ 当非抗震设防时，应按结构处于弹性受力阶段设计: 节点连接的承载力应高于构件内力设计值
❖ 当抗震设防时，尚应按结构进入弹塑性阶段设计: 抗侧力构件的节点连接的承载力设计值应高于构件的 承载力设计值；高强螺栓连接不得滑移
节点连接的极限承载力应高于构件屈服承载力 下文重点
be tw fc Afb fb
tw
Afb fb be fc
tw
hc 30
f yc 235
高层建筑钢结构
在梁的受压翼缘处，柱腹板的厚度tw应同时满足：
局部承压条件：
tw
Afb fb be fc
局部稳定条件：
tw
hc 30
f yc 235
在梁的受拉翼缘处，柱翼缘板的厚度tc按强度计算应满 足：
6 节点设计 Connection Design
6.1 节点设计的一般原则和方法
1) 设计原则
❖ 节点传力应简捷、明确、可靠，其计算简图应与实 际受力一致；
❖ 节点应具有足够的强度、刚度，其承载力应等于或 高于构件的承载力；
❖ 采取合理的细部构造，使节点具有足够的延性和韧 性；
❖ 简化节点构造，便于制作和安装，经济合理。
tc 0.4 A fb fb fc
式中：Afb为梁受压、受拉翼缘的截面面积；fc、 fb 为柱、梁钢 材强度设计值；be为集中力作用下柱腹板计算高度边缘处 的压应力假定分布长度，be＝tb＋5hy≈ tb＋5(tc+ hf)； fyc为 柱钢材屈服点。
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③节点有水平加劲肋时柱腹板的验算
❖ 梁与柱的刚性连接
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❖ 梁端垂直于工字形柱腹板的刚性连接
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❖ 梁与柱的半刚性连接
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❖ 梁与柱的铰接连接
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❖ 柱两侧梁高不等时的刚性节点
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高层建筑钢结构
Mu、 Mp按抗拉强度和屈服强度下限计算：
M
j u
W
j p
fu
M p Wp fy
式中：Wpj－连接的塑性抵抗下限 fy－钢材的屈服强度
类似于对形心 轴的面积矩
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Wp的计算方法
tw
hc hb 90
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3)梁柱刚性节点的抗震设计
①节点承载力验算，应按下述两步进行：
弹性验算： 抗侧力构件的节点连接的承载力设计值应不小于 构件的承载力设计值；高强螺栓连接不得滑移
极限承载力验算：
M
j u
jM
p
Vuj 1.2(2M p / ln ) VGb
tw (h 2t f )2 / 2 bt f (h t f )
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Mu、Vu的计算方法
➢当工字形梁翼缘用对接焊缝、腹板用角焊缝连接时：
M
j u
Af
(h t f
) fu
1 4
2helw2
fu
/
3
简化计算时， 可忽略
Vuj 2helw fu / 3
式中：
节点处构件塑性区的板件宽厚比应满足抗震规范要求
应有平面外隅撑防止节点附近的梁平面外失稳
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3) 节点分类
梁柱连接 柱的拼接 支撑节点连接 柱脚 梁的拼接 次梁与主梁的连接
抗侧力构件的节点
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6.2 梁－柱节点设计
1) 节点分类与构造特点
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梁腹板与柱翼缘抗剪板采用 高强螺栓连接时，最外侧螺 栓承受的剪力：
Nv
M w y1 yi2
2
V n
2
0.9
N
b v
考虑焊接热影响对高强螺栓预拉力损失的影响系数
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②节点无水平加劲肋时的柱腹板的验算
2t0c 20年09.月4 25A日f星b f期b 五fc
矩形截面：
Wp
2
1 2
hb
1 4
h
1 4
bh2
工字形截面：
Wp
1 4 tw (h 2t f
)2
2bt f
(h / 2 t f
/ 2)
tw (h 2t f )2 / 4 bt f (h t f )
箱形截面：
Wp
2
1 4 tw (h 2t f
)2
2bt f
(h / 2 t f
/ 2)
高层建筑钢结构
2) 梁柱刚性节点的非抗震设计
①典型刚性连接的承载力验算
❖ 梁翼缘和腹板分别承担弯矩和剪力原则(方法一)
梁翼缘与柱翼缘的对接焊缝：
bf tf
M (h t f
)
ftw
梁腹板的角焊缝：
V 2lwhe
f
w f
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M、V梁端弯矩和剪力设计值
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❖ 全截面受弯设计原则(方法二)
Nvub、Ncub－一个高强螺栓的
最大抗剪强度和对应的板件极
限承压强度：
Nvbu
0.58n f
Aeb
f
b u
Ncbu d
t
f
b cu
d
t 1.5 fu
fub－高强螺栓最小抗拉强度； li－2螺02栓0年群9月形25心日星线期两五侧一对螺栓的距离。
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②纯框架节点处的强柱弱梁条件
梁翼缘和腹板根据其刚度比分担弯矩：
M f
M If I f Iw
M w
M
I
f
Iw
Iw
梁翼缘与柱翼缘的对接焊缝：
Mf bf t f (h t f )
ftw
梁腹板的角焊缝(同时承受弯 曲正应力和剪应力)：
f
3M w helw2
,
f
V 2lwhe
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( f
/
f
)2
2 f
f
w f
2020年9月25日星期五
M b1 M b2 hb hc t w
4 3
fv
高层建筑钢结构
节点域腹板剪切强度的验算：
M b1 M b2 Vp
4 3
fv
式中：fv为钢材抗剪强度设计值；Vp为节点域腹板体积， 当柱为工字形截面时：Vp＝hbhctw，箱形截面时： Vp＝1.8hbhctw。
为防止节点域局部失稳，节点域板厚应满足：