淺述高層建筑鋼結構節點的設計

【摘 要】如今，伴隨著建筑行業的迅速興起，高層建筑也取得了快速的發展，逐漸成為當今建筑領域中主要的發展趨，而鋼結構作為高層建筑結構中重要的組成部分，其施工質量的好壞將會直接影響到整個高層建筑物的安全穩定性。因此，加強做好高層建筑鋼結構節點設計工作是十分關鍵的。但是，就我國目高層建筑鋼結構節點設計而言，其中還存在很多的問題和不足，大大降低了高層建筑的使用質量。下面，本文就對高層建筑鋼結構節點的設計進行研究討論，具體介紹了幾種節點的連接方式，并得出以下相關結論，以供參考。

【關鍵詞】高層建筑；鋼結構；節點設計；連接方式

0.引言

眾所周知，高層建筑具備體積大、層數多等特點，由于這一類高層建筑能夠有效的提高土地資源率，充分滿足人們對于建筑工程項目建設的需求，受到了社會各界的廣泛青睞，在我國城市建設中最為常見。通常情況下，施工單位為了確保高層建筑的施工質量，都會采用鋼結構基礎形式，以此來提高高層建筑的可靠度。因此，筆者通過多年的工作經驗，對高層建筑中鋼結構節點設計進行了初步的探討分析，總結出一些自身的觀點。

1.高層建筑鋼結構節點設計的概述

在建筑工程設計過程中，鋼結構主要有構件以及節點兩個部分構成，這兩個部分存在著密切的聯系。在實際工作中，即使施工人員保證了鋼結構構件的質量，但是如果沒有根據相關規定來設計節點，同樣會降低鋼結構的質量，無法保證建筑工程的質量。在高層建筑工程中，鋼結構具有非常高的穩定性，但是從一些數據表明，建筑工程的鋼結構仍然會因為地震而造成嚴重的破壞，究其主要原因是由于對其節點的設計不夠合理。由此可見，鋼結構的設計不僅要求構件的質量達到設計要求，更需要考慮多種因素，將節點合理的設計，從而保證鋼結構的穩定性。

2.高層建筑鋼結構節點設計中常見連接方式

在實際的高層建筑施工過程中，施工單位在對鋼結構進行制作時，施工人員必須根據實際的施工情況，選擇出合適的節點連接方式，從而確保鋼結構的連續性。因此，本文具體歸納了在我國目前高層建筑鋼結構節點設計中常用的連接方式。

（1）可以說，焊接方法是一種比較常見的節點連接方式，其本身具備較強的延伸性，這就為鋼結構節點提供了有力的保障。但是，這種連接方式最大的缺點是，其在實際焊接過程中的應力較大，這勢必會對鋼結構的抗震性能造成極其不利的影響。因此，施工單位若采用焊接連接方式的話，盡可能選擇全通透的焊接方法，不僅能夠達到理想的焊接效果，還從一定程度上，有效避免了鋼結構受到更大應力作用的損壞，從而確保鋼結構整體的施工質量。

（2）鋼結構作為高層建筑中主要的承重構件，其必須具備較高的剛度，只有這樣，鋼結構才能承受高層家建筑上部分的承載壓力。所以，施工單位就會采取高強度螺栓的節點連接方式，這種連接方法雖然操作便捷，但建筑材料價格成本較高，一旦管理控制工作不到位，就很容易造成資源的浪費，增加整個工程項目的建設成本，還會大大降低高層建筑的抗震額能力，最終導致高層建筑出現失穩等質量問題。

（3）目前，在高層建筑中，在連接鋼結構節點的過程中一般都會采用這一連接方式，對于鋼結構的翼緣部分，由于其受力較大，為了保證其穩定性，我們可以采用焊接的方式連接；而在鋼結構的腹板部位，則可以采用高強度螺栓進行連接。這種連接方式是將兩種連接方式的優點充分展示出來，具有較大的優越性。在工程施工過程中，施工人員需要注意的是，首先應該采用螺栓將鋼結構定位，然后再采用相應設備對其翼緣進行焊接。

3.高層建筑鋼結構節點設計內容

在對梁與柱進行節點連接的過程中，我們可以采用鉸接、剛性連接以及半剛性連接進行。其中鉸接方式使柱身承受梁的剪力，此時梁與柱之間的夾角可以自由轉動；剛性連接可以是柱身不僅能夠承受住梁的剪力，還能夠承受其傳遞的彎矩力。此時，梁與柱之間的夾角在轉動的過程中不會增大或減小；半剛性連接也就是柱身能夠承受來自結構豎向的剪力與彎矩力，不僅如此，梁與柱之間的夾角雖然在轉動的過程中會隨之不斷的改變，但是也會受到外界環境的限制。要想在高層建筑梁與柱節點進行剛性連接，使之達到理想的狀態顯然是不大實際的。

3.1梁與柱節點的連接對其極限承載力的要求

在我國大多數的高層建筑工程中，施工單位普遍采用了鋼框架結構，其中的主體是屬于貫通型的結構形式，以此來提高高層建筑結構的抗震性能。其次，施工人員還會將鋼框架與鋼支撐相互連接在一起。此外，還有部分施工單位直接梁與柱進行連接，對于短梁的部分，采取焊接的連接方法進行處理，從而促使短梁與梁之間更好的拼接。

由上所述，我們需要對鋼結構的翼緣采用全熔透焊縫方法，并且會提供給梁柱相應的極限受彎承載力，要求這一承載力高于梁的受彎承載力的 2 倍；鋼結構的腹板采用剛強度螺栓連接之后會向梁柱提供相應的極限受剪承載力，此時要求其承載力高于梁跨與受彎承載力相對應的受剪承載力的 2 倍左右，同時也要高于兩腹板的受剪承載力。

3.2梁與柱連接節點的抗震構造

梁與工字形截面柱的翼緣或箱形截面柱直接連接時，應符合下列抗震構造要求：梁翼緣與柱翼緣之間采用全熔透坡口焊縫，8 度乙類建筑和 9 度時，應檢驗 V 形切口的沖擊韌度，其恰帕沖擊韌度在-20℃時不低于 27J；柱在梁翼緣對應位置設置橫向加勁肋，加勁肋的厚度不小于梁翼緣的厚度，6 度抗震設防時，可以通過計算適當減小加勁肋的厚度，但不小于梁翼緣厚度的一半；梁腹板采用摩擦型高強度螺栓通過連接板與柱連接。

3.3次梁與主梁連接節點的設計

梁在工地的拼接，主要用于柱帶懸臂梁段與梁的連接，其拼接形式有：翼緣采用全熔透焊縫連接；腹板用摩擦型高強度螺栓連接，翼緣和腹板均采用摩擦型高強度螺栓連接；翼緣和腹板均采用全熔透焊縫連接。次梁與主梁的連接宜采用鉸接連接，按次梁的剪力設計，并考慮連接偏心產生的附加彎矩，可不考慮主梁受扭。抗震設防時，為防止框架橫梁的側向屈曲，框架橫梁下翼緣在節點塑生區段應設置側向支撐構件。由于梁上翼緣和樓板連在一起，所以只需在互相垂直的主梁下翼緣設置側向隔撐，此時隔撐可起到支撐兩根橫梁的作用。

4.結束語

綜上所述，可以得知，高層建筑鋼結構節點設計對于高層建筑物工程的施工質量有著至關重要的影響與作用。因此，在實際的高層建筑工程施工過程中，施工單位必須高度重視鋼結構節點設計問題，設計人員必須根據實際的工程需要，制定出完善的鋼結構節點設計方案，其次，無論是鋼結構的制作工程，還是安裝施工，都應該加強做好嚴格的質量控制措施，采取相關有效的預防對策，避免發生不必要的麻煩，從而促進高層建筑工程的順利開展，逐步提高我國鋼結構節點設計水平。

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