高层建筑钢结构-第六章节点设计讲解
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
钢结构建筑中节点系统的解析与建构共3篇
钢结构建筑中节点系统的解析与建构共3篇钢结构建筑中节点系统的解析与建构1钢结构节点系统是钢结构建筑中的重要组成部分之一。
它是保证建筑物整体性、稳定性和安全性的重要因素，也是建筑功能需要的基础部分。
本文将对钢结构节点系统的解析和建构进行简要介绍。
一、节点系统的作用钢结构建筑的节点连接，通常被视为连接器材在结构体系中的核心部分。
这是由于连接节点的设计直接影响建筑体系的整体性、刚度、稳定性和安全性等。
节点系统的主要作用如下：1. 实现构件的连接和传递受力。
钢结构建筑的各种构件之间需要通过密实有力的节点连接起来，以便实现构件之间的传力，使建筑物的整个结构体系能够承受荷载。
2. 分摊受力，降低荷载对单个构件的影响。
节点系统通过将荷载平均分散到建筑物内部各处，降低荷载对单个部件的影响，确保建筑物结构的安全性和稳定性。
3.提高建筑物的强度和稳定性。
节点连接的紧密程度决定了建筑物的承载能力和抗震性能，因此节点连接的质量和结构设计尤为关键，直接影响整个建筑物的强度和稳定性。
二、节点系统的构成钢结构建筑的节点系统由节点、钢板和紧固件三部分组成。
其中，节点被视作节点系统的核心部分，直接承担着建筑结构的重要任务。
钢板连接是用来连接各种节点的构件，也是节点连接的重要组成部分。
紧固件具有连接、缓解、紧固和调整节点的作用。
下面我们将对这三部分进行详细介绍：1.节点节点是钢结构建筑中最复杂的部分之一。
节点设计的难度与建筑结构的复杂程度有直接关系。
比较常见的节点结构类型有角节点、管节点和盖板节点等。
2.钢板连接钢板连接是节点系统的重要组成部分之一。
其作用是将节点各部分与相邻构件牢固连接在一起。
连接方式有焊接、螺栓连接和球头连接等多种，其中螺栓连接应用最为广泛。
3.紧固件紧固件一般分为紧结件和调整件两类。
紧结件主要目的是使钢板连接牢固，保证节点整体性。
调整件主要用来调整节点的几何尺寸，确保建筑物结构的稳定性。
紧固件的种类很多，以螺栓为例，包括高强度螺栓和常规螺栓两种，常规螺栓分为六个级别，分别为4.8级、6.8级、8.8级、10.9级、12.9级、14.9级等。
多高层建筑钢结构节点的连接设计要点分析
多高层建筑钢结构节点的连接设计要点分析摘要：随着我国社会经济的快速发展，人民经济水平的不断提高，使得高层建筑规模不断扩大。
多高层钢结构建筑结构的出现，有效的提高了建筑住宅的安全性，提高了建筑的土地资源利用率，促进了多高层钢结构建筑结构的健康发展。
以此为出发点，本文就多高层建筑钢结构连接设计展开分析，分析了多高层建筑钢结构连接设计的特点，并提出了针对不同连接方式的设计要点，以期促进我国建筑行业的快速发展。
关键词：多高层建筑；钢结构；节点连接设计；0.引言伴随着社会的进步，钢结构以其优良的材料特征在建筑业正日益受到广泛的关注。
面对目前国内大量住宅建设所造成的资源浪费、环境恶化等后果，建设部已多次倡导发展钢结构住宅，从而推动住宅产业的升级。
同样，我国目前多高层钢结构连接设计也必须基于目前的工业化水平，本文研究的重点即是针对我国目前钢结构连接设计存在的不足，构建出一套适用性的多高层钢结构连接设计方法。
以期为我国多高层钢结构住宅的发展做出微薄的贡献。
 1.钢结构梁柱节点形式的选择进行钢结构设计时，在结构分析过程中应想好用哪种节点形式，根据结构构件的选用，按照传力特征不同，选择节点分刚接、铰接还是半刚性连接。
（1）铰接连接节点，本身拥有极大的柔性。
钢梁仅在腹板处采用高强螺栓连接，上、下翼缘无需进行现场焊接。
采用铰接时构造简单，使现场安装程序大为简化，现场作业量大大减小，现场安装可以不受天气及季节的影响，钢结构的安装速度大大提高。
但是，铰接连接刚度和耗能性能差，对于结构抗风、抗震不利。
（2）刚性连接节点，具有很高的强度和刚度。
其特点是受力性能好，但构造复杂，施工难度大。
设计中梁柱节点一般是做刚接，这是由于梁柱节点承受的荷载一般较大而且还要抵御风荷载和水平地震引起的位移。
（3）半刚性连接节点，刚度和强度介于铰接和刚接之间。
我国《钢结构设计规范》中没有给出半刚性连接的具体计算和设计方案，而且节点转动刚度很难确定。
高层建筑钢结构连接节点的抗震设计
高层建筑钢结构连接节点的抗震设计- 结构理论摘要：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。
高层建筑钢结构的网壳结构设计方法
高层建筑钢结构的网壳结构设计方法随着人们对建筑安全性和工程可持续性的要求不断提高，钢结构成为高层建筑中常用的结构形式之一。
而在钢结构中，网壳结构以其独特的形式和优秀的力学性能受到越来越多的关注和应用。
本文将重点介绍高层建筑钢结构的网壳结构设计方法，包括结构形式选择、节点设计、立体网壳和平面网壳的设计方法等。
1. 结构形式选择在进行高层建筑钢结构的网壳结构设计时，首先需要根据建筑物的功能、使用要求和建筑设计理念选择合适的网壳结构形式。
常见的网壳结构形式包括球面网壳、屋面网壳、空间网壳等。
选择合适的结构形式可以同时满足建筑和结构的需求，提高整体的力学性能和美观性。
2. 节点设计节点设计是网壳结构设计中重要的一部分，直接影响整体结构的力学性能和稳定性。
在节点设计中，需要考虑节点的刚度、连接方式和材料性能等因素。
常用的节点形式包括球节点、筋板节点、焊接节点等。
合理的节点设计可以提高网壳结构的整体刚度和连接效果，确保结构的安全性和可靠性。
3. 立体网壳设计方法立体网壳是高层建筑钢结构中常见的一种结构形式，具有较高的稳定性和承载能力。
在进行立体网壳设计时，需考虑整体形态的合理性、荷载传递的路径以及节点连接的紧固方式等。
通过优化设计网格的大小和密度，提高整体结构的强度和刚度，确保结构在承受荷载时的稳定性和安全性。
4. 平面网壳设计方法平面网壳是一种较为常见的网壳结构形式，常用于建筑的屋面和立面。
在进行平面网壳设计时，首先需要确定网壳的几何形状和尺寸。
通过结构分析和优化设计，确定网格结构的大小和排布，合理布置支撑节点和增强部位，以提高整体的承载能力和稳定性。
同时，还需要考虑结构的施工性和制造成本，确保设计方案的实用性和经济性。
5. 增强措施和施工方法为了提高高层建筑钢结构的网壳结构的稳定性和抗震性能，常常需要采取一些增强措施。
例如，在节点处增加加强筋或增大节点连接面积，提高节点的刚度和连接效果。
在整体网壳结构中增加互锁节点或增加网格之间的连接，以提高整体结构的刚性和韧性。
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
第六章 消能减震部件的连接与构造讲解
6.1 6.2 6.3 6.4 连接与节点的一般要求 常见连接与节点形式 连接设计的计算 构造要求
6.1 连接与节点的一般要求
• 消能器与主体结构的连接非常重要，正确的连接能保证地 震作用下消能器的正常工作，实现预期减震目标。消能器 的连接应与计算模型相符，消能器的连接应保证足够的强 度，不应先于消能器失效。具体设计中，与消能器或消能 部件相连的预埋件、支撑和支墩（剪力墙）及节点板的设 计承载力应按以下要求取值： （1）位移相关型消能器：不应小于消能器在设计为以 下对应阻尼力的1.2倍； （2）速度相关型消能器：不应小于消能器在设计速度 下对应阻尼力的1.2倍。
（3）通常采用高强螺栓连接，水平向梁上埋板螺栓个数计 算如下： 螺栓个数：
N tb F1H N Vb F1V n1 N tb N Vb
（6 - 13）
式中，N tb 和N Vb 分别为抗拉和抗剪承载 力设计值。
（4）竖向柱子预埋件螺栓个数计算 螺栓个数：
N vb F2 H N tb F2V n2 N tb N vb
• 为保证消能器的变形绝大部分发生在消能器上，与消能器 相连的预埋件、支撑和支墩（墙柱）及节点板应具有足够 的刚度、强度和稳定性。同时在相应的消能器极限位移或 极限速度的阻尼力作用下，与消能器连接的支撑、墙（支 墩）应处于弹性界限以内；消能器部件与主体结构连接的 预埋件、节点板等也应处于弹性工作状态，且不应出现滑 移、拔出和局部失稳等破坏。节点板在支撑力作用下具有 足够的承载力和刚度，同时还应采取增加节点板厚度或设 置加劲肋等措施防止节点板发生面外失稳破坏。
6.3.4 预埋板与主体结构的连接计算
预埋板与主体结构的连接分为预埋钢筋连接和高强锚栓连接， 分别对应新建建筑和加固建筑（见图6-14），两者的计算方 法基本相同。本节针对工程中最常用的屈曲约束支撑和软钢 剪切阻尼器说明预埋板与主体结构的连接计算。
钢结构第六章压弯构
在进行压弯构件的稳定性分析时， 需要考虑弯扭剪切效应的影响， 以准确评估构件的承载能力和稳
定性。
03
压弯构件的承载力计算
承载力计算的基本原则
01
考虑压弯构件的受力特点，根据不同的弯矩作用位置和方向， 分别进行承载力计算。
02
考虑压弯构件的截面形式和尺寸，以及材料的物理和力学性能，
采用合适的计算方法。
发展趋势与未来展望
高强度钢材的应用：提 高构件承载力和降低自 重。
新型截面形式的研究与 应用：如空心截面、多 边形截面等。
智能化制造与装配式建 筑：提高生产效率和降 低成本。
耐久性与维护：提高结 构使用寿命和降低后期 维护成本。
新材料与新技术的应用
高强度钢材
如Q690、Q890等高强度钢材的应用，提高构件 承载力。
02
压弯构件的稳定性分析
稳定性概念
稳定性是指压弯构件在受到外力作用时，能够保持 其原有平衡状态的能力。
当压弯构件受到的轴力超过其承载能力时，就会发 生失稳现象，导致结构破坏。
因此，稳定性分析是压弯构件设计中的重要环节， 需要通过对各种影响因素的综合分析，确定构件的 承载能力和安全储备。
临界力的计算
受压构件的整体稳定计算
根据受压构件的长度、截面形式和尺寸，以及材料的物理和力学性能，计 算整体稳定承载力。
考虑受压构件的支撑条件和侧向约束，以及可能存在的初始缺陷和残余应 力，对整体稳定承载力进行修正。
根据需要，可以采用有限元分析方法对整体稳定承载力进行模拟和分析。
压弯构件的截面设计
01
根据承载力计算结果，选择合减系数的取值与压弯构件的 类型、截面形式、长细比等因 素有关。
在进行稳定性分析时，需要根 据具体情况选择合适的折减系 数，以保证计算结果的准确性 。
高层钢结构连接节点设计
高层钢结构连接节点设计摘要：随着社会的发展与进步，重视高层钢结构连接节点设计对于现实生活中具有重要的意义。
本文主要介绍高层钢结构连接节点设计的有关内容。
关键词高层；钢结构；原则；节点；刚性；连接；设计；引言高层建筑钢结构中的各种构件需要在工厂或工地结合在一起，才能成为完整的结构系统。
钢结构之间的连接，即钢结构节点连接是钢结构工程中的重点。
许多钢结构事故及震害都表明，钢结构大多是由于节点首先破坏而导致结构的整体破坏。
节点设计不仅对结构安全有重要的影响，而且直接影响钢结构的制作、安装和造价。
因此，节点设计是整个钢结构设计工作的重要环节。
一、节点设计应遵循原则1．1节点受力明确，减少应力集中，避免材料三向受拉；1．2节点连接设计应采用强连接弱构件的原则，不致因连接较弱而使结构破坏；1．3节点连接应按地震组合内力进行弹性设计，并对连接的极限承载力进行验算；1．4构件的连接一搬应采用与构件等强度或比等强度更高的设计原则；1．5简化节点构造，以便于加工及安装时容易就位和调整；二、“二强”抗震设计准则2．1强节点、弱构件对于框架、支撑等杆件，使节点的承载能力高于构件的承载能力，防止节点的破坏先于构件的破坏，是确保构件整体性的必要条件。
但节点又不可过强，应允许地震时梁-柱节点区域的板件能产生一定量的剪切变形，以提高整个框架的延性。
2．2强焊缝、弱钢材构件焊缝的延性，一般均低于被连接板件的钢材延性，“强焊缝、弱钢材”，即要求焊缝的承载力应高于被连接钢材板件的承载力，可以使构件的屈服截面避开焊缝而位于钢板之中，从而提高构件以至整个结构的延性。
三、吊装件钢结构安装单元的划分，应根据吊装件尺寸、自重、运输和吊装设备等条件确定。
1）当框架的梁—柱节点采用“柱贯通型”时，柱的安装单元宜采用三层为一根，梁的安装单元为每跨一根。
2）为便于工人现场操作，柱的工地接头位置，一般设在楼板顶面1.0m~1.3m 处。
3）当采用带悬臂梁段的柱单元（树型柱）时，悬臂梁段长度的确定，应使梁接头的内力较小，并能满足支撑连接设置要求及运输方便，一般情况，悬臂梁段自柱轴线算起的外伸长度取0.9m~1.6m。
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。
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。
《高层建筑钢结构讲》PPT课件
连接面处理
对连接面进行清理、打磨等处理，确保连接 面平整、无油污和锈蚀等缺陷。
焊接、螺栓连接等关键工艺介绍
要点一
螺栓预紧力控制
要点二
防松措施采取
通过扭矩扳手等工具对螺栓施加预紧力，确保螺栓连接的 紧固性和稳定性。
采取防松垫圈、双螺母等防松措施，防止螺栓在振动或外 力作用下松动。
PART 05
高层建筑钢结构性能评估 与加固措施
通过对高层建筑钢结构进行损伤和缺陷检测，如焊缝质量、钢材锈 蚀等，评估其对结构性能的影响程度。
既有高层建筑钢结构加固原则
安全可靠原则
加固措施应确保结构在加固后的 安全性，提高结构的承载能力和 稳定性，防止发生倒塌等严重事
故。
经济合理原则
加固方案应综合考虑技术可行性 和经济合理性，选择性价比高的 加固措施，避免不必要的浪费。
定义
高层建筑指建筑高度大于27米的 住宅建筑和建筑高度大于24米的 非单层厂房、仓库和其他民用建 筑。
特点
高层建筑具有层数多、高度大、 结构复杂、施工周期长、技术要 求高等特点。
钢结构在高层建筑中应用
应用范围
钢结构在高层建筑中广泛应用于框架 、支撑、楼板、屋盖等结构体系。
优势
钢结构具有自重轻、强度高、延性好 、施工速度快、节能环保等优点，适 用于高层建筑的建设。
《高层建筑钢结构讲 》PPT课件
REPORTING
目录
• 高层建筑钢结构概述 • 钢结构材料与性能 • 高层建筑钢结构设计原理 • 高层建筑钢结构施工技术 • 高层建筑钢结构性能评估与加固措施 • 高层建筑钢结构发展趋势与挑战
PART 01
高层建筑钢结构概述
REPORTING
多高层建筑钢结构抗震设计
为保证钢框架为强柱弱梁型，框架的任一梁柱节点处 需满足下列要求：
4. 框筒结构体系
（1）实际上是密柱框架结构
（2）框架结构的梁柱节点宜采用刚接 （3）由于梁跨小，刚度大，使周圈柱
近似构成一个整体受弯的薄壁筒体
（4）具有较大的抗侧刚度和承载力
因而框筒结构多用于高层建筑
各种钢结构体系建筑的适用高度
适用的钢结构房屋最大高度（m）
结构体系
设 6、7
防烈 8
框架
110
应计算结构扭转影响
4. 高层建筑钢结构不宜设置防震缝，但薄弱部位应注意采 取措施提高抗震能力。
如结构平面不规则，可设置防震缝，将平面不规则的结 构，分解为几个结构平面较规则的部分。
三、结构竖向布置
多高层钢结构的 竖向布置 应尽量满足下列要求：
1. 楼层刚度大于其相邻上层刚度的70%，且连续三层总的刚度降低不超过50% 2. 相邻楼层质量之比不超过1.5
第六章 多高层建筑钢结构抗震设计
主要内容
6.1 多高层钢结构的主要震害特征 6.2 多高层钢结构的选型与结构布置 6.3 多高层钢结构的抗震概念设计 6.4 多高层钢结构的抗震计算要求 6.5 多高层钢结构抗震构造要求
§6.1 多高层钢结构的主要震害特征
钢结构特性：
强度高、延性好、重量轻、抗震性能好 总体来说，在同等场地、烈度条件下， 钢结构房屋的震害较钢筋混凝土结构房屋的震害要小
但钢支撑或混凝土芯筒（剪力墙）的延性较差
为发挥钢框架部分延性好的作用，承担起第二道结构抗震 防线的责任，要求钢框架的抗震承载力不能太小
框架部分按计算得到的地震剪力应乘以调整系数 达到不小于 min {结构底部总地震剪力的25％ ；框架部分地震剪 力最大值1.8倍}
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
高层建筑钢结构节点的设计原理分析
高层建筑钢结构节点的设计原理分析摘要：随着城市化进程的不断加快，我国的高层建筑也在不断的增加，钢结构也广泛的应用在高层建筑中，钢结构的应用也在一定程度上加快了建筑业的发展。
在高层建筑中，钢结构具有其他结构无法替代的优越性，相应地，对钢结构也就提出了更高的要求，要保证钢结构的质量，需要不断提高钢结构的节点设计，从理论和实践上不断完善，以更好的保证高层建筑的质量，促进我国建筑业的发展。
本文对高层建筑钢结构节点的设计原理分析进行了探讨。
关键词：高层建筑；钢结构；节点设计；原理分析；应用1高层建筑钢结构的节点设计原理1.1高层建筑钢结构的节点连接方式一般说来，高层建筑钢结构的节点连接方式有三种：焊接连接、高强度螺栓连接、栓焊混合连接。
焊接连接，这种连接方式的优点是传力和延展性好，操作简便，缺点是残余应力强，抗震力弱。
对于焊接连接这种方式来说，使用最广泛的是全熔透的焊缝技术，该焊接技术针对塑性区域和高强度区域的连接效果比较好；高强度螺栓连接，这种连接方式施工简便，且震动强烈时易出现滑移的情况；栓焊混合连接，该连接方式在高层建筑物翼缘和腹板部分使用最为广泛，其施工简便，成本较低，具有一定的优越性，但是，在使用栓焊混合连接时要注意温度的影响。
1.2高层建筑钢结构节点的设计要求（1）刚性连接节点。
建筑力学要求建筑钢结构的节点设计保持连续性，只有符合这个要求，钢结构节点连接处的各个构件形成的角度才会实现最大承载力且不易发生变化，而且，在此基础上连接而成的钢结构的强度大小远远超过被连接构件所形成的强度和大小。
钢结构的连接方式主要有两种，焊缝连接和螺栓连接，与焊接连接相比，螺栓连接工序简单，能在一定程度上保证钢结构的质量。
柱和柱之间的连接也是钢结构节点设计应该注意的一个问题，在施工时，柱和柱之间的连接可以按照截面的变化分成等截面拼接和变截面拼接两种，而等截面焊接拼接与梁的拼接方法基本一致。
（2）半刚性连接节点。
半刚性连接节点的设计要求其承载力不得低于建筑物的承载力，而且半刚性连接节点的连接方式与高层建筑物设计不一致会使得建筑结构的弹性强度超过钢结构连接节点的弹性刚度，因此，不使用半刚性连接节点。
高层建筑钢结构第六章节点设计ppt课件.ppt
高层建筑钢结构-第六章节点设计ppt课件.ppt1、6节点设计ConnectionDesign6.1节点设计的一般原则和方法节点传力应简捷、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；实行合理的细部构造，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。
1)设计原则当非抗震设防时，应按结构处于弹性受力阶段设计:当抗震设防时，尚应按结构进入弹塑性阶段设计:2)设计方法节点连接的极限承载力应高于构件屈服承载力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节点连接的承载力应高于构2、件内力设计值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下文重点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6.2梁－柱节点设计1)节点分类与构造特点梁与柱的刚性连接梁端垂直于工字形柱腹板的刚性连接梁与柱的半刚性连接梁与柱的铰接连接柱两侧梁高不等时的刚性节点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当弯矩和剪力原则(方法一)梁翼缘与柱翼缘的对接焊缝：梁腹板的角焊缝：M、V梁端弯矩和剪力设计值全截面受弯设计原则(方法二)梁翼缘与柱翼缘3、的对接焊缝：梁腹板的角焊缝(同时承受弯曲正应力和剪应力)：梁翼缘和腹板依据其刚度比分担弯矩：梁腹板与柱翼缘抗剪板采纳高强螺栓连接时，最外侧螺栓承受的剪力：考虑焊接热影响对高强螺栓预拉力损失的影响系数②节点无水平加劲肋时的柱腹板的验算在梁的受压翼缘处，柱腹板的厚度tw应同时满足：局部承压条件：局部稳定条件：在梁的受拉翼缘处，柱翼缘板的厚度tc按强度计算应满足：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)；f4、yc为柱钢材屈服点。
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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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：
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。
(h / 2 t f
/ 2)
tw (h 2t f )2 / 2 bt f (h t f )
2019年6月4日星期二
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
(4 / 3) fv / RE (4 / 3)155/ 0.75 276N / mm2 满足要求
节点域局部稳定验算： tw 50 (hb hc ) / 90 (450 600) / 90 11.7 满足
节点域屈服承载力验算：
(M pb1 M pb2 ) /Vp 0.6 (1047 1047) 106 /(2.43107 )
Vuj 2helw fu / 3
式中：
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。
2019年6月4日星期二
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{
梁与柱的刚性连接
2019年6月4日星期二
高层建筑钢结构
梁端垂直于工字形柱腹板的刚性连接
2019年6月4日星期二
高层建筑钢结构
梁与柱的半刚性连接
2019年6月4日星期二
高层建筑钢结构
梁与柱的铰接连接
2019年6月4日星期二
高层建筑钢结构
柱两侧梁高不等时的刚性节点
2019年6月4日星期二
( f
/
f
)2
2 f
f
w f
高层建筑钢结构
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
2019年6月4日星期二
高层建筑钢结构
2019年6月4日星期二
高层建筑钢结构
③节点有水平加劲肋时柱腹板的验算
2019年6月4日星期二
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。
2019年6月4日星期二
高层建筑钢结构
6.4 梁与梁连接及梁的有关构造
1) 梁－梁的铰接连接
次梁与主梁的叠接
2019年6月4日星期二
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
2019年6月4日星期二
③节点域承载力验算：
(Mb1 Mb2 ) /Vp (4 / 3) fv / RE
(M pb1 M pb2 ) /Vp (4 3) fv
式中：Mpb1、Mpb2为节点两侧梁的全塑性受弯承载力
4/3—由于边缘构件的存在导致的腹板抗剪强度增大系数 ψ为折减系数，三、四级取0.6，一、二级取0.7 (太厚不
P
0.91 0.4190
68 .4k N
所需螺栓数目：
n
V 0.9Nvb
298 0.9 68.4
4.8个,
实际取5个M22高强螺栓。
考虑20焊19年接6月热4影日星响期对二高强螺栓预拉力损失的影响高系层数建筑钢结构
腹板连接板厚度：
t V
298103
6.5mm
(l nd0 ) fv (400 5 24) 165
②节点无水平加劲肋时的柱腹板的验算
2t0c 19年06.月4 4日A星fb期fb二 fc
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
高层建筑钢结构
②纯框架节点处的强柱弱梁条件
Wpc ( f yc N / Ac ) (Wpb f yb )
式中：Wpc、Wpb分别为节点处柱和梁的截面塑性模量；
N为柱轴向压力设计值；Ac为柱截面面积；η为超 强系数，一级1.15、二级1.10、三级1.05
2019年6月4日星期二
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Vu3
n 0.58nf
Aeb
f
b u
5 0.583031040
913.8kN
Vu4 nd t fcbu 5 22121.5 490 970.2kN
Vuj min{Vu1,Vu2 ,Vu3,Vu4} 913.8kN
1.2(2M p / ln ) VGb 1.2 21047 / 8.3 220 522.7kN
M p Wp f y [2 220 25 (250 12.5) 12 4502 / 4]325
3220000325 1047kN m
MHale Waihona Puke j u 1362jM
p
1.31047
1361kN m
极2限019弯年6曲月4承日星载期力二满足要求。
高层建筑钢结构
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
2019年6月4日星期二
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)
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箱形截面的工地焊接
2019年6月4日星期二
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工地接头的安装耳板
2019年6月4日星期二
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变截面处构造
H钢边柱
2019年6月4日星期二
H钢中柱
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箱形边柱
2019年6月4日星期二
箱形中柱
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非抗震结构也可采用以下的变截面构造
极限抗剪承载力满足要求
2019年6月4日星期二
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C 节点域弹性阶段验算：
Vp 1.8hbhctw 1.8 (500 2 25) (700 250)50 2.43107 mm3 (Mb1 Mb2 ) /Vp (655 655) 106 /(2.43107 ) 53.9N / mm2
为防止节点域局部失稳，节点域板厚应满足：
tw
hc hb 90
2019年6月4日星期二
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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
1) 梁翼缘完全焊透的对接焊缝强度
M
655106
250.7N / mm2
bt f (h t f ) 220 25 (500 25)
ftw 295 N / mm 2
满足要求。
2) 梁腹板与柱之间的高强 螺栓连接计算
每个高强螺栓的承载力 设计值：
N
b v
0.9n f
Wp的计算方法
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
t
w
(h
2t