建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點主要分類及設計要點

■崔 佳 ■武漢智業(yè)建筑設計有限公司，湖北 武漢 430000

1 剛性節(jié)點與半剛性節(jié)點

剛性節(jié)點是指結(jié)構(gòu)受力變形過程中梁柱夾角不變，半剛性節(jié)點是指結(jié)構(gòu)受力變形過程中梁柱之間產(chǎn)生不同程度的相對轉(zhuǎn)動。

1.1 梁的拼接

梁的拼接一般分有螺栓連接和焊接，螺栓連接雖其剛度較比焊接較小，但是螺栓連接的制作卻非常簡便，能保證質(zhì)量，?，F(xiàn)場進行拼接，焊接剛度相對較大，適用于工廠拼接。梁的連接在工地常采用螺栓連接，主要包括適用于荷載較小的梁的連接和適用于荷載較大的梁的連接。

1.2 邊柱與梁的連接

邊柱與梁的連接通常情況下為剛性連接，它的連接方式一般較多采用端板連接，是利用構(gòu)件端部焊接端板與另一構(gòu)件的端板連接的節(jié)點形式。在建筑學內(nèi)，端板連接一般按板的放置方式的不同可劃分為端板豎放、端板斜以及放端板平放。

1.3 中柱與粱的連接

1.3.1 工字型型鋼柱或焊接組合柱

(1)柱中節(jié)點。一般情況下，柱中節(jié)點的剛性連接包括:采用焊縫連接的方式焊接柱和梁端;采用焊縫連接的形式焊接柱和梁翼緣;螺栓連接柱和梁腹板;選擇T形連接件螺栓連接的形式連接柱和梁端。(2)全焊接形式。焊縫連接較比其他連接方式，其的優(yōu)點主要為連接處強度較高，能保證節(jié)點剛度，但由于焊接精度要求較高，不但一定程度上加重焊接的工作量，而且通常其所要求的質(zhì)量往往事與愿違，無法保證到。螺栓連接的制作較之便利，對精度的要求也較比焊縫連接要低的多，剛度要求亦低。因而，柱和梁端連接全部采用焊縫連接時，為了保證焊接質(zhì)量，應在工廠內(nèi)完成全部的連接。(3)螺栓連接。采用螺栓連接柱與梁時，通常用的是T形鑄件，選擇螺栓或預焊接的方式進行。螺栓連接的T形鑄件是焊在梁翼緣上，而且鑄造時要預留T形鑄件的孔洞，這樣便會減輕施工現(xiàn)場的工作量。柱頂連接柱頂?shù)倪B接形式在建筑學中普遍分為正交和斜交。在正交過程中，工字型鋼柱的連接可通過全焊接和栓焊的連接形式進行。

1.3.2 箱型焊接組合柱

一般情況下，箱形焊接組合柱和鋼梁的連接形式包含:梁端與柱的連接全部選擇焊縫連接;梁翼緣與柱的連接選擇焊縫連接，梁腹板通過摩擦型高強度螺栓與鋼板相連，鋼板的另一端應焊在柱翼緣上。

1.3.3 鋼骨混凝土柱與鋼梁連接

在建筑施工工程中，鋼骨混凝土柱與鋼梁的連接，一方面應該是為了便于混凝土的澆灌，另一方面確保了混凝土的密實度。

1.4 柱與柱的連接

在施工中，柱子和柱子之間的連接可據(jù)柱截面得變化程度劃分為變截面柱拼接和等截面柱拼接。一般柱和柱之間等截面焊接拼接，實際上是和梁的拼接是相一致的。

2 柔性節(jié)點

2.1 主梁與次梁的連接

在我國建筑施工過程中，處理主梁與次梁的連接采用比較多的方式是選擇簡支連接，但是如建筑要求較高亦可選擇剛性連接。這種連接方式雖較為復雜但其對次梁不需進行翼緣處理，因而這種連接方式也比較受建筑師們的青睞。

2.2 斜梁的拼接節(jié)點

跨度較大的斜梁設計，為了便于施工運輸常把斜梁分段設計，再在施工現(xiàn)場進行現(xiàn)場拼接。

2.3 桁架節(jié)點

板節(jié)點主要采用板節(jié)點連接，其節(jié)點連接處理簡單網(wǎng)架結(jié)構(gòu)節(jié)點。網(wǎng)架屬空間桁架形式，是施工較為常見的空間結(jié)構(gòu)，其受力性能較好，多應用于民用建筑中。

普通螺栓球節(jié)點是先將其置有高強螺栓的錐頭的兩端，再伸出錐頭上套有兩側(cè)開有長槽的無紋螺母，并以銷釘將螺栓與套筒連接為一體。

新型空心螺栓球節(jié)點的主要零件包括厚殼體、高強螺拴、內(nèi)外墊片等。綜合考慮了螺栓球和焊接空心球的優(yōu)點，首先，采用螺栓連接，螺栓是從球壁殼內(nèi)擰向鋼管桿件，節(jié)省了銷釘及套筒等材料，克服了普通螺栓球的套筒因銷釘產(chǎn)生的截面削弱而引起的剪力集中，導致其破壞。其次，該節(jié)點形體是由柱殼與球殼組成，蓋板安裝在柱殼端上，蓋板對柱殼的約束作用顯著地影響了節(jié)點的承載力。

(1)焊接鋼管節(jié)點。焊接鋼管節(jié)點是連接件采用空心圓柱體，桿件直接焊在圓柱表面上而形成的節(jié)點。構(gòu)造確定鋼筒筒高與直徑，壁的厚度要根據(jù)節(jié)點受力情況確定。其優(yōu)點主要是連接比較簡潔、安裝比較快速，原材料節(jié)省了大量的鋼材，且鋼管直徑也因匯交桿件的增多而需要重新進行調(diào)整。其不足除要求大量的現(xiàn)場施焊和較高的施焊技術，又由于鋼筒是柱面，不僅使桿問端部鋼筒匯交處變?yōu)榍妫瑮U件切割復雜，且鋼筒不具有球體的無方向性，鋼件連接時不易準確定位和中心對中，易產(chǎn)生偏心受力，另外鋼筒內(nèi)部還需作防腐處理。(2)直接相貫節(jié)點。直接相貫節(jié)點通常需要通過各種連接件來匯交各桿件。由于各種連接件的設計及制作等加重了施工的工作量以及鋼結(jié)構(gòu)的使用量，同時各種連接件的匯交往往會使桿件在節(jié)點處不連續(xù)，從而對節(jié)點剛度以及視覺效果帶來影響，由此建筑師們便想到了通過直接相貫節(jié)點來克服這一問題。直接相貫節(jié)點的實施過程中不需要使用任何連接件，這不但節(jié)省鋼材，而且降低了網(wǎng)架造價。(3)焊接鋼板節(jié)點。由于此節(jié)點是采用鋼板連接，其構(gòu)造相比其他種類較簡單、制作的加工量較少，但其剛度較大，而且用鋼量亦少，相對而言造價亦低。在實際的建筑施工中，現(xiàn)場焊接往往量較大，因此控制焊接的變形和節(jié)點偏心較為重要。

3 柱腳節(jié)點

柱腳在鋼結(jié)構(gòu)設計時要加強重視。實際工程中，因柱腳不穩(wěn)定造成工程事故的案例不勝枚舉。對于民用建筑，剛架所受的側(cè)向力較小，常采用鉸接形式。平板式鉸接因其受力合理、連接方便而成為鉸接的常用形式。帶有加勁肋的柱腳，都可用于荷載很大的情況，鋼管混凝土柱腳鋼管混凝土柱腳連接分為插入式和端承式。

［1］劉大偉，王偉，馬場峰雄.分層裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系新型支撐研制與性能試驗［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2012(10).

［2］陸天天，趙昕，丁潔民.上海中心大廈結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析及巨型柱計算長度研究［J］.建筑結(jié)構(gòu)學報，2011(07).

［3］堯國皇，孫占琦，孫素文.某超高層鋼管混凝土框架－核心筒結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性分析［J］.鋼結(jié)構(gòu)，2010(06).

［4］高福聚，劉錫良.淺議空間結(jié)構(gòu)仿生工程學研究中的特征標度問題［J］.空間結(jié)構(gòu)，2001(01).

［5］劉建平，郭彥林.管節(jié)點彈塑性大撓度有限元分析［J］.青海大學學報(自然科學版)，2001(01).