多層鋼框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

關(guān)鍵詞：鋼框架結(jié)構(gòu)；梁柱節(jié)點(diǎn)；優(yōu)化設(shè)計(jì) 

　　1、多層鋼框架結(jié)構(gòu)梁與柱的連接 

　　多層鋼框架梁與柱的連接可設(shè)計(jì)成鉸接、半剛性連接或剛性連接。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，在實(shí)際工程中通常假定梁與柱的連接節(jié)點(diǎn)為完全剛接或完全鉸接。半剛性連接雖已取得一些成果，但在多層鋼框架結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用不多。連接方法多為焊接連接、摩擦型高強(qiáng)螺栓連接及栓—焊組合連接，栓—焊組合連接是指同一受力連接的不同部位分別采用摩擦型高強(qiáng)螺栓連接及焊接的組合連接，需注意的是同一力傳至同一連接件上時(shí)，不允許同時(shí)采用又栓又焊兩種方法連接。 

　　剛性連接節(jié)點(diǎn)的計(jì)算簡(jiǎn)化要考慮梁端內(nèi)力向柱傳遞，梁翼緣承擔(dān)梁端彎矩，而剪力完全由腹板來承擔(dān)，同時(shí)梁腹板與柱的連接除了梁端剪力要進(jìn)行計(jì)算外，還要驗(yàn)算腹板凈截面面積的抗剪承載力；梁柱剛性連接的精確計(jì)算是以梁翼緣和腹板各自的截面慣性矩分擔(dān)作用于梁端的彎矩和梁端的全部剪力。無論使用哪種計(jì)算方法，梁與柱在進(jìn)行剛性連接時(shí)都要滿足以下幾點(diǎn)要求：梁翼緣和腹板與柱的連接在梁端彎矩和剪力的共同作用下應(yīng)具有足夠的承載力；梁翼緣的內(nèi)力以集中力作用于柱的部分，不能產(chǎn)生局部破壞，因此應(yīng)根據(jù)情況設(shè)置水平加勁肋或水平加勁板；連接節(jié)點(diǎn)板域，即由節(jié)點(diǎn)處柱翼緣板和水平加勁肋或水平加勁板所包圍的柱腹板區(qū)域在節(jié)點(diǎn)彎矩和剪力的共同作用下應(yīng)具有足夠的承載力和變形能力；按抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)或按塑性設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，采用焊縫或高強(qiáng)螺栓連接的梁柱連接節(jié)點(diǎn)，應(yīng)保證梁或柱的端部在形成塑性鉸時(shí)有充分的轉(zhuǎn)動(dòng)能力。 

　　2、鋼框架結(jié)構(gòu)梁柱剛接節(jié)點(diǎn)連接 

　　2.1梁柱丁字形節(jié)點(diǎn)連接 

　　梁與柱丁字形連接，柱上焊有安裝用支托，柱的腹板用橫向加勁肋加強(qiáng)，如圖1所示。這種連接剛度較大，但要求梁的長(zhǎng)度必須精確，安裝焊縫有仰焊縫，施工操作難度增大，焊接質(zhì)量不易保證。 

　　2.2有T形加勁肋的梁柱節(jié)點(diǎn)連接 

　　梁與柱通過寬翼緣T形鋼連接，如圖2所示，T形鋼起豎向加勁肋作用，尤其適用于十字形橫梁的連接。T形鋼可用工字鋼在腹板上裁開而得，接頭長(zhǎng)度需大于橫梁高度，可使柱的抗扭剛度得到加強(qiáng)，但節(jié)點(diǎn)耗鋼量加大。 

　　2.3梁柱鉸接節(jié)點(diǎn)連接 

　　梁與柱通過蓋板和角鋼連接，在柱的東西方向，通過蓋板與梁翼緣連接以傳遞彎矩；通過豎直角鋼與梁腹板連接以傳遞剪力。柱上焊有安裝用支托，為避免仰焊，上部水平板應(yīng)小于梁翼緣，下部水平板應(yīng)大于梁翼緣。在柱的南北方向，蓋板兼肋板與柱翼緣和腹板焊接，為避免仰焊，可在上部水平板中間開槽進(jìn)行焊接。下部水平板下有豎向肋板作為支托承受剪力。梁與柱焊接前均有安裝螺栓定位。 

　　3、鋼框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)連接優(yōu)化 

　　3.1整體布局考慮節(jié)點(diǎn)連接 

　　實(shí)際工程中多層鋼框架結(jié)構(gòu)建筑多采用雙向剛性連接，這樣可以加大結(jié)構(gòu)自身的側(cè)移剛度，減少抗側(cè)移構(gòu)件的內(nèi)力，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)耗能機(jī)制，提高建筑物的延性，有利于結(jié)構(gòu)抗震。但剛性節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)造復(fù)雜、施工安裝工作量大、結(jié)構(gòu)用鋼量較多、經(jīng)濟(jì)效果不如鉸接節(jié)點(diǎn)連接好，為解決這一問題，在框架結(jié)構(gòu)的縱向梁柱做成鉸接連接，縱向沿柱高設(shè)置豎向柱間支撐，其空間剛度和抗側(cè)力均由支撐提供，另一方向做成剛性連接，如圖4所示。該優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用到實(shí)際工程后，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)化，明顯減少節(jié)點(diǎn)用鋼量。 

　　3.2巧妙處理節(jié)點(diǎn)細(xì)部構(gòu)造 

　　當(dāng)柱兩側(cè)的梁高相等且采用剛性連接時(shí)，每個(gè)梁翼緣對(duì)應(yīng)位置均應(yīng)設(shè)置柱內(nèi)加勁肋板，當(dāng)柱兩側(cè)的梁高不等時(shí)，往往要對(duì)應(yīng)梁翼緣設(shè)置柱內(nèi)加勁肋板，這樣不僅加勁肋板數(shù)量增加且加勁肋板間距小于150mm時(shí)可考慮調(diào)整柱兩端梁的根部高度，將截面高度較小的梁腹板高度局部加腋，加腋部分翼緣坡度≤1：3。 

　　參考文獻(xiàn)： 

　　[1]陸勇：《對(duì)鋼框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的分析》[J]城市建筑，2013（14） 

　　[2]定靜：《鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)研究》[J]工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2009（04）