钢结构节点楼讲义板设计要点

72-100N/Af
6度和非抗震设防 11
85-120N/Af
箱形梁翼缘在两腹板之间的部分b0/t
30
36
注：1、表中，N为梁的轴向力，A为梁的截面面积，f为梁的钢材强度设计值；
2、表列值适用于 f y = 235N/mm2 Q235钢，当钢材为其它牌号时应乘以
235/ f y
C、受弯构件塑性区应设置侧向支撑点
目的 避免梁发生侧向的弯扭失稳
设置方法
L0 / b0 ≤ ? (根据钢结构规范）
L0 两相邻支撑点之间的间距 b0 受压翼缘的宽度
二、节点设计的构造要求（总）
1、设计时，应使节点构造简单，施工方便，便于就位和调整 2、应防止厚钢板层状撕裂
Z
Y
如图，通过轧制而成的钢板，三个方 向的机械性能均不相同，其中Z向（厚 度方向）最差，特别是塑性和韧性
设于梁下翼缘
梁的侧向隅撑
4、墙梁节点 A、钢梁与砼墙的连接
采用铰接，承受拉力和剪力
钢梁与混凝土墙连接
钢梁与混凝土墙的简支连接
三、高层建筑钢结构节点的类型
梁 —— 柱 柱 —— 柱 梁 —— 梁 柱 —— 基础 支撑 — 梁柱 钢梁 — 钢砼剪力墙
梁柱节点 柱柱节点 梁梁节点 柱脚节点 支撑节点 墙梁节点
1、梁柱节点
梁柱之间的转动刚度
刚性连接 半刚性连接 铰接
A、刚性连接
全焊连接 栓焊连接 全栓连接
工厂中采用，现场不宜采用 适合现场安装 现场采用，材料耗费多
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
板件 工字形梁和箱形梁翼缘悬伸部分b/t
7பைடு நூலகம்及以上 9
工字形梁和箱形梁腹版h0/tw
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
c、对于工字型截面， 翼缘熔透坡口焊，承受弯矩M 腹板高强度螺栓，承受剪力Q 轴力由两者共同承担
d、矩形管截面，采用焊透的坡口焊
上 柱 横 隔 板
下 柱 盖 板
箱形柱工地焊接
③ 柱的变截面连接
a、 尽量不改变截面高度而改变翼缘厚度
b、若改变截面高度，则做法如图
c、变截面位置一般位于接头部位
柱的变截面连接（1）
钢结构节点楼板设计要点
内容
节点的设计原则 (总) 节点设计时的构造要求 节点分类 各类节点的做法及特点
一、节点的设计原则
包括两种情况
非抗震 抗震
1、不考虑抗震要求时
结构的主要荷载
风荷载 作用时
与地震荷载相比不大
结构一般处于弹性状态
节点设计原则
满足构件内力要求即可
2、当考虑抗震要求时
结构的主要荷载
5、梁若需要现场接头，其位置应根据内力、运输、支撑综合确定
一般距离柱轴线约0.5 - 1.5m
6、焊条应与钢材的型号匹配，尽量选择强度低的，使节点有好的延性 7、为了焊透和满焊，应设置引弧板和垫板，且焊件应加工成坡口 8、对于主要承重构件的螺栓连接，应采用高强度螺栓
位移小、强度高、延性好
9、若节点为栓焊混合连接，应先安装螺栓，再施焊
梁-柱全焊接刚性节点
梁-柱栓焊混合连接刚性节点
全栓连接
T型铸钢件 角钢
T型铸钢件和角钢 可以在工厂力先 焊在柱上，以减 少现场工作量， 但运输应注意
形连接件
梁-柱T形件连接
B、半刚性连接
介于刚性和铰接之间，有较大的延性和吸能性能
用于低烈度地震区，层数不多的钢框架
梁-柱端板连接
C、铰接连接
② 焊接的矩形管截面 a、当不考虑抗震要求时
转角处焊缝
hf ≥ 1/3 t; hf ≥ 14 mm
见详图
部分熔透的 “ V ” 型 熔透的“ U ” 型
箱形柱角部组合焊缝
（a）部分熔透焊缝； （b）全熔透焊缝
C、柱接头做法
① 不考虑抗震要求
a、柱上下两段应设置耳板， 厚度大于10mm
宽翼缘工字型 矩型管截面
地震荷载 作用时
结构可能进入塑性状态
塑性区附近的节点 塑性区内的杆件
特殊的设计要求
满足构件内力要求
节点设计原则
特殊设计要求 针对
节点极限承载力 构件塑性时的局部稳定 梁塑性时的侧向稳定
A、节点极限承载力
梁柱节点极限承载力
Mu ≥ 1.2 Mp Vu ≥ 1.3 (2Mp/l)
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
柱的变截面连接（2）
3、梁梁节点 A、主梁的拼接
拼接位置应在框架节点塑性区以外
主梁的拼接形式
B、主次梁的相互连接 为防止受扭，宜采用铰接方法
次梁与主梁的简支连接
次梁高度较小时与主梁的连接 次梁与主梁的刚性连接
C、主梁的侧向隅撑
为防止主梁塑性区侧向失稳，设置隅撑
设置方法
距离柱轴线1/8—1/10梁跨处设置 设置在梁的下翼缘
设于柱翼缘 两相对的翼缘上
b、柱接头处采用部分焊透的单边 “ V ” “ J ” 型坡口
高强度螺栓
铣平
铣平
铣平
部分焊透焊缝
工形柱工地拼接
c、柱接头位置一般在梁上1.0-1.3m处，以方便施工
② 考虑抗震要求
a、柱上下两段应设置耳板，方法同上
b、柱接头位于塑性区范围以外 1/10 L 和 2h (取大值）
X
钢板受撕裂情况
构造措施
A、尽量避免焊缝收缩方向垂直钢板板面方向 B、对于容易发生撕裂的部位，应要求严格检查 C、在满足承载力要求的前提下，尽量减少焊缝尺寸
3、在确定框架吊装单元时，应根据构件重量、运输和起吊设备综合确定
柱
二层或三层楼高一根（一、四层也可）
梁
每跨梁一根
密柱深梁的框筒
三根柱 + 三根梁 三根柱 + 二根梁
梁可绕节点转动，节点不能传递弯矩M 连接方法简单，施工方便
当不考虑钢框架抵抗水平力时，可以考虑铰接
梁-柱的柔性连接
2、柱柱节点 A、柱截面
宽翼缘工字型 矩型管截面
热轧宽翼缘工字型截面 焊接的工字型截面
四块钢板通过焊接而成
B、柱腹板、翼缘之间的焊接构造
① 焊接的工字型截面
角焊缝，承受腹板、翼缘之间的竖向剪力