高层建筑钢结构-第六章节点设计资料

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：
tw (h 2t f )2 / 2 bt f (h t f )
2020年9月25日星期五
高层建筑钢结构
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：
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
2020年9月25日星期五
( f
/
f
)2
2 f
f
w f
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
2020年9月25日星期五
M、V梁端弯矩和剪力设计值
高层建筑钢结构
❖ 全截面受弯设计原则(方法二)
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。
2020年9月25日星期五
高层建筑钢结构
③节点有水平加劲肋时柱腹板的验算
❖ 梁与柱的刚性连接
2020年9月25日星期五
高层建筑钢结构
❖ 梁端垂直于工字形柱腹板的刚性连接
2020年9月25日星期五
高层建筑钢结构
❖ 梁与柱的半刚性连接
2020年9月25日星期五
高层建筑钢结构
❖ 梁与柱的铰接连接
2020年9月25日星期五
高层建筑钢结构
❖ 柱两侧梁高不等时的刚性节点
2020年9月25日星期五
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。
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。
高层建筑钢结构
②纯框架节点处的强柱弱梁条件
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
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
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－连接的塑性抵抗矩 Wp－被连接构件的塑性抵抗矩
fu－连接的抗拉强度下限 fy－钢材的屈服强度
类似于对形心 轴的面积矩
2020年9月25日星期五
高层建筑钢结构
Wp的计算方法
高层建筑钢结构
பைடு நூலகம்
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
2020年9月25日星期五
高层建筑钢结构
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
tw
hc hb 90
2020年9月25日星期五
高层建筑钢结构
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
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
2020年9月25日星期五
高层建筑钢结构
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
2020年9月25日星期五
高层建筑钢结构
6.2 梁－柱节点设计
1) 节点分类与构造特点
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：
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)