钢结构梁柱节点设计的探讨_孟嵬

能， 光面钢筋锚固性能差， 变形钢筋锚固性能好。
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骨形连接的具体构造： 以据柱面 １５０ ｍｍ 处作为梁上下翼缘两侧弧
形切削的起点， 切削面应刨光， 切削后的翼缘净截面面积不宜大于原截
面面积的 ９０％（ 见图 ４） ， 但应能承受按弹性设计时多 遇 地 震 下 的 组 合 内
收稿日期： ２００７－ ０１－ １２
浅析变形钢筋的锚固长度比光面钢筋长的原因
赵艳玲
（ 山西晋城煤业集团设计院， 山西晋城， ０４８００６）
摘 要： 比较了光面钢筋与变形钢筋的基本锚固长度， 分析了变形钢筋基本锚固长度
大的原因， 并给出了实际工程中不同条件下基本锚固长度的修正系数。
关键词： 光面钢筋； 变形钢筋； 锚固长度
狗骨式节点是近几年专家学者开始研究的一种新形式节点［ ３］ 。这种 节点的设计思想是梁的削弱部分截面能够改变塑性铰出现的位置， 迫使 在极限荷载作用下塑性铰偏离脆弱的节点连接处， 通过削弱梁来保护梁 柱节点。采用这种节点经过对梁进行了合理的截面削弱， 使得较长的一 段梁几乎同步进入了塑性， 真正做到了增加梁柱节点的延性， 充分发挥 了钢材的塑性。当然， 要保证设计对梁的削弱所造成的结构刚度和强度 在正常结构设计荷载作用下完全能满足要求。
１ 连接节点的基本特性 ［ １］
根据节点处传递荷载的情况、所采用的连接方法以及细部构造， 连 接 节 点 的 类 别 可 分 为 刚 性 连 接 、半 刚 性 连 接 和 铰 接 连 接 。
（ １） 刚性连接节点， 从保证构件原有的力学特性来说， 在连接节点处 应 保 证 其 原 有 的 完 全 连 续 性 。这 种 构 造 能 使 所 连 接 的 构 件 之 间 夹 角 在 达 到承载能力之前不发生变化的接头， 其连接强度应不低于被连接构件的 屈服强度。
栓焊混合连接节点： 梁翼缘与柱翼缘完全采用坡口焊接， 而梁腹板 采用普通或高强螺栓与柱翼缘连接的形式（ 见图 ３） ， 这种连接形式是业
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２００７ 年 第 １７ 卷 第 １３ 期
文章编号： １００５－ ６０３３（ ２００７） １３－ ０２８６－ ０２
高强螺栓连接节点： 梁腹板与柱连接以高强螺栓现场连接， 以传递 轴力、弯矩与剪力（ 见图 ２） 。
钢结构高强度螺栓连接是近年来迅速发展和应用的螺栓连接新形 式， 该种连接形式施工要求十分严格， 但是对于结构承受动载十分有利， 可简化制造和安装， 特别是在高层和超高层钢结构以及承受动载的结构 设计中， 所有连接节点均采用了高强度螺栓连接方式。 ２．２．２ 高强螺栓连接的类型和受力特点
高强度螺栓受剪力时按照设计和受力要求的不同， 可分为摩擦型和 承压型两种。
摩擦型高强度螺栓连接在受剪设计时以外剪力达到板件接触面间 由 螺 栓 预 压 力 使 板 件 压 紧 所 提 供 的 最 大 摩 擦 力 为 极 限 的 。在 设 计 摩 擦 型 高强螺栓时， 应保证连接点在整个使用期间外剪力不超过最大摩擦力， 即能由摩擦力完全承受， 使板件间不会发生相对滑移变形， 即螺栓杆和 孔壁间始终保持原有空隙， 连接件按弹性整体受力考虑。
（ ２） 半刚性连接节点能保证其承载力等于或大于构件的承载力， 但 由于所采用的连接方法和细部构造设计的关系， 致使连接节点的弹性刚 度比构件的弹性刚度显著得低， 这样的节点形式作为设计要求一般不采 用。
（ ３） 铰接连接节点， 从理论上讲是完全不能承受弯矩的连接节点， 因 而 一 般 不 能 用 于 构 件 的 拼 接 连 接 。铰 接 连 接 节 点 通 常 只 用 于 构 件 端 部 的 连接， 比如柱脚、梁、桁架和网架杆件的端部连接等。但在工程实际应用 中， 它的特性并非完全铰接， 例如， 它对弯矩并不是完全不能承受， 只是 抗弯刚度远低于构件的抗弯刚度。
承压型高强度螺栓连接在抗剪设计时只保证在正常使用荷载作用 下， 剪力一般不会超过最大摩擦力， 其受力性能和摩擦型相同。若剪力超 过最大摩擦力时， 连接板件间将发生相对滑移变形直到螺栓杆与孔壁一 侧接触， 之后连接就靠螺栓杆身剪切和孔壁承压以及板件接触面间摩擦 力共同传力。 ２．２．３ 承压型高强螺栓连接的设计
（ 责任编辑： 戚米莎）
─────────────── 第一作者简介： 孟 嵬， 男， １９７５ 年生， １９９９ 年毕业于太原大学工业
与民用建筑专业， 助理工程师， 山西意迪光华电力勘测设计院， 山西省太 原市， ０３０００１．
Ｐｒ ｏｂｅ ｉｎｔｏ ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｔｅｅｌ Ｓｔｒ ｕｃｔｕｒ ｅ’ｓ Ｂｅａｍ－ ｃｏｌｕｍｎ Ｊ ｏｉｎｔｓ
３ 结语
在钢结构设计工作中， 连接节点的设计是一个重要的环节。为使连 接接点具有足够的强度和刚度， 设计时， 应根据连接接点的位置及其所 要求的强度和刚度， 合理地确定连接节点的形式、连接方法、具体构造以 及基本计算公式。
参考文献 ［ １］ 李和华．钢结构连接节点设计手册［ Ｍ］ ．北京：中国建筑工业出版社， １９９６． ［ ２］ 许建勋．钢框架节点受力性能及其对框架受力性能影响研究［ Ｄ］ ．宁 波： 浙江工业大学， ２００２． ［ ３］ 吴 芸 ， 吴 华 英 ， 张 溶，等．狗 骨 式 刚 性 连 接 钢 框 架 结 构 抗 震 性 能 试 验 研究［ Ｊ］ ．武汉理工大学学报， ２００３， ５（ ２５） ：２３－ ２８．
中图分类号： ＴＵ３７
文献标识码： Ａ
混凝土结构中钢筋之所以能够承载受力， 是由于它与混凝土之间的
的外形、混凝土的保护层厚度、混凝土的强度等。混凝土强度越高， 则伸
黏结锚固作用。因此锚固是混凝土结构受力的基础， 如果钢筋的锚固失
入钢筋横肋间的混凝土咬合越强， 保护层混凝土就不容易发生劈裂， 黏
效， 则结构就可能丧失承载能力， 甚至由此引发安全事故。
２ 梁柱节点的设计
钢框架中梁与柱的连接起着在两种构件之间传递弯矩和剪力的作 用， 是钢框架的主要组成部分， 它的性能直接关系到结构的整体反应。梁 柱 连 接 的 设 计 应 满 足 足 够 的 强 度 和 适 当 的 刚 度 ， 满 足“ 强 节 点 、弱 构 件 ” 以及“强梁弱柱”原则。钢框架结构的梁柱连接多按刚性连接设计， 主梁 与柱的连接具有足够刚度， 目前抗侧力框架和梁柱的抗弯连接均采用刚 性方案。梁柱刚性连接的主要构造形式有 ３ 种： 全焊节点； 高强螺栓连接 节点； 栓焊混合节点。 ２．１ 全焊节点 ２．１．１ 全焊节点连接形式
ＭＥＮＧ Ｗｅｉ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ： Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｊｏｉｎｔｓ， ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｓｅｖｅｒａｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ’ｓ ｂｅａｍ－ ｃｏｌｕｍｎ ｊｏｉｎｔｓ， ａｎｄ ａｄｖａｎｃｅｓ ｓｏｍｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄｓ． ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ： ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ； ｂｅａｍ－ ｃｏｌｕｍｎ ｊｏｉｎｔ； ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ
全焊节点连接： 梁的上下翼缘用全熔透坡口wenku.baidu.com接焊缝， 腹板用角焊 缝与柱翼缘连接。翼缘对应处应加水平加劲肋， 箱形柱内应设加劲肋隔
板。加劲肋应按与梁翼缘等强设 计， 其连接焊缝亦应满足等强传 力的要求。梁柱刚性连接中， 梁端 内力向柱传递时， 梁端弯矩主要 由梁翼缘承担， 梁端剪力则主要 由 梁 腹 板 承 担（ 见 图 １） 。 全 焊 节 点连接是目前多数多高层钢结构 工程中梁柱节点采用较多的一种 连接方式， 具有施工方便、节省钢 材 、整 体 刚 度 大 等 优 点 。 ２．１．２ 全焊节点的设计
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２００７ 年 第 １７ 卷 第 １３ 期
文章编号： １００５－ ６０３３（ ２００７） １３－ ０２８５－ ０２
收稿日期： ２００７－ ０１－ ２５
钢结构梁柱节点设计的探讨
孟嵬
（ 山西意迪光华电力勘测设计院， 山西太原， ０３０００１）
在 避 免 增 加 结 构 的 刚 度 和 接 头 部 位 的 应 力 集 中 情 况 下 ， 根 据“ 强 节 点 弱 杆 件 ”的 原 则 适 当 加 强 节 点 ， 在 不 发 生 失 稳 情 况 下 ， 可 适 当 削 弱 梁 ， 在梁上出现“塑性铰”。尽量减少结构和焊接接头部位的应力集中， 腹板 上的工艺孔应平滑过渡， 避免应力集中。在不减小腹板连接强度条件下， 适当加大工艺孔， 便于施焊， 提高焊缝质量。 ２．２ 高强螺栓连接节点 ２．２．１ 高强螺栓连接形式
内的专家和学者们认可的一种形式。 纯 螺 栓 或 栓 焊 连 接 只 是 考 虑 现 场 施 工 方 便 ， 通 过 对 日 本 、美 国 近 来
的 地 震 破 坏 资 料 研 究 表 明 ， 定 位 螺 栓 联 合 焊 接 的 方 式 将 是 高 层 、超 高 层 钢结构工程的首选， 沈阳国际博览中心的梁柱节点连接多数属于这种连 接。这种连接的优势在于不但可以保证节点属于刚性连接， 同时结构可 以承受动力荷载。经过反复加载后节点承载能力基本没有降低， 但有关 试验表明， 这种形式的连接在经过多次非常剧烈的反复加载后会突然断 裂， 表明与柱子腹板的这种连接具有的延性较全焊接连接节点具有的延 性稍差， 但栓焊混合节点也能满足工程抗震所要求的延性。另外连接处 梁、柱的强度由于打孔的原因均被削弱， 施工过程复杂。 ２．４ 狗骨式节点
因国内使用承压型高强度螺栓连接较摩擦型高强度螺栓连接少， 故 设计参考资料较少， 多数教科书对摩擦型高强度螺栓连接介绍较详细， 而承压型高强度螺栓连接介绍较简单， 我们在设计中以我国现行结构设 计规范（ 以下简称规范） 为主， 参考了英美规范［ ２］ 。
承压型高强度螺栓连接的计算： 其抗剪连接沿杆轴方向的受拉连接 同时承受剪力和杆轴方向拉力的承压型高强度螺栓连接计算需按规范 进 行 。原 规 范 中 规 定 的 在 抗 剪 连 接 中 以 及 同 时 承 受 剪 力 和 杆 轴 方 向 拉 力 的连接中， 作了承压型高强度螺栓的受剪承载力设计值不得大于按摩擦 型连接 １．３ 的规定， 主要是当时对承压型高强度螺栓的研究还不够深入， 尤其是缺乏使用经验， 慎重计算。我们采用承压型高强度螺栓的承载力 不超过按摩擦型计算的 １．３ 倍确保结构安全可靠。此外按规范规定结构 的平均荷载分项系数约为 １．３， 满足此项要求的承压型高强度螺栓在荷 载标准值情况不致产生滑移， 则对保证结构的变形是有利的， 但不能充 分发挥承压型高强度螺栓的效能， 而采用承压型高强度螺栓的前提是结 构中允许发生一定滑移变形的连接， 这相当于对承载力进行了控制。 ２．３ 栓焊混合连接节点
摘 要： 阐述了钢结构梁柱连接节点的基本特性， 介绍了钢结构的几种梁柱节点， 并提
出了相应的设计方法。
关键词： 钢结构梁柱； 连接节点； 设计方法
中图分类号： ＴＵ３９１
文献标识码： Ａ
钢结构连接节点设计是钢结构整个设计工作中的一个重要的环节， 连 接 节 点 的 设 计 是 否 安 全 ， 对 保 证 钢 结 构 的 整 体 性 和 可 靠 度 、对 制 造 安 装的质量和进度和对整个建设周期和成本都有着直接的影响。
结锚固作用就越强。一般条件下， 钢筋与混凝土之间黏结锚固作用与保
１ 影响钢筋黏结锚固的因素
护层厚度存在着线形关系， 混凝土的保护层越厚， 则对锚固钢筋的约束 越大； 黏结锚固作用越强。钢筋的外形决定了混凝土之间的黏结锚固性
影 响 钢 筋 与 混 凝 土 锚 固 强 度 的 主 要 因 素 有 ： 钢 筋 的 强 度 、锚 固 钢 筋
力。
加劲肋（
０．５￣０．７５） ｂ（ｆ
０．６５￣０．８５） ｈｆ 工形钢翼缘
（ ０．５￣０．７５） ｂｆ （ ０．６５￣０．８５） ｈｆ
或
ｂｆ
Ｈ 形柱 切削面 或箱形柱 刨光
≤０．２５ｂｆ
摩擦型高
ｈｂ
ｈｆ
强螺栓
图 ２ 高强螺栓连接的 Ｈ 型梁柱节点
图 ３ 栓焊混合连接 Ｈ 型梁柱节点
图 ４ 狗骨式节点