高層鋼框架施工詳圖中高強螺栓連接節點的選用

姚習紅楊建新

（1武漢城市職業學院 湖北 武漢 430064 2中國一冶集團有限公司 湖北 武漢 430081）

高層鋼框架施工詳圖中高強螺栓連接節點的選用

姚習紅1楊建新2

（1武漢城市職業學院 湖北 武漢 430064 2中國一冶集團有限公司 湖北 武漢 430081）

高層鋼框架中構件的連接，主要采用高強螺栓連接。鋼結構構件現場安裝均為高空作業，連接節點采用焊接連接由于受高空作業的影響，焊接質量很難保證，采用高強螺栓連接現場施工質量更容易保證，有效避免了此項質量通病。采用高強螺栓連接連接節點有鉸接節點和剛接節點，高強螺栓連接安全性、可操作性更高，且連接節點為可拆卸、可重新拼裝，鋼構件可重復拆卸使用。本文主要對高層鋼框架施工詳圖中高強螺栓連接節點的選用進行闡述。

鋼結構；高層鋼框架；高強螺栓；連接

1 高層鋼框架連接節點連接方法

1.1鋼結構桿件連接方式

對于框架梁或實腹式框架柱結構本身的連接，通常有以下幾種：

1.1.1 框架梁采用全焊縫連接。在這種情況下，上下翼緣一般采用單邊V型坡口，并在熔透焊縫下側采用墊板的對接焊縫連接，腹板采用角焊縫連接。

1.1.2 翼框架梁采用栓焊組合連接。即采用單邊V型坡口，并在熔透焊縫下側選擇墊板對接焊縫進行連接，而腹板則選擇高強螺栓摩擦型來連接。在這種情況下，應先緊固連接腹板的高強螺栓，然后進行焊接上下翼緣。

1.1.3 框架梁所有上下翼緣都選擇高強螺栓摩擦型連接。有些框架梁斷面高度過大，現場對接焊縫質量難以保證，因此采用高強螺栓摩擦型連接。

1.2鋼框架連接節點的分類

按照鋼框架傳遞方式與受力特點，框架梁和柱連接、次梁和主梁連接方式，細部具體結構，并根據節點力學特點，主要有剛性、鉸接兩種連接點【1】。

1.2.1 為保證構件節點處連接受力的連續性，并且保持原有構件的受力特征，構件連接一般選擇剛性連接方法。由圖1能夠得知，剛性連接節點不僅可以保證構件的連續性，還和構件有著一樣的M-φ關系，如圖1中的實現OCD所示。

圖1 連接節點的特性曲線

1.2.2 根據構件受力工況，所選擇的連接方法與構造特點，在彈性剛度方面，連接節點處明顯要低于構件，就算可以確保承載力與構件的要大，導致連接節點若是選擇彎矩-曲率（M-φ）關系表示，那么圖1內點劃線OGH能夠體現“半剛性連接節點”特征，該連接節點稱為半剛性連接節點。

1.2.3 對構件拼接連接節點而言，考慮到連接節點的具體位置，拼接連接節點承載力僅為構件所有承載力總和的一部分，并且無法傳遞所有被連接構件的承載力。這樣一來，即使承載力要低于構件連續部分，不過還是沒有超出連接節點承載力范圍。由于連接節點剛度存在差異，能夠讓拼接連接節點彈性強度要高于構件。這種特征的節點，也要歸類于剛性連接節點。這種節點的特征，可由見圖1內點劃線OEF所示。

1.2.4 鉸接連接節點通常只對豎向剪力進行傳遞，無法承受彎矩，無法在構件自身拼接連接中使用，尤其是無法在側向受力構件的拼接連接中使用。所以，一般在構件端部連接其他構件時使用該節點。不過對于建筑結構而言，用于鉸接的連接節點，特征并不都是鉸接，而是如圖1內點劃線OIJ所示；其并非是不能完全承受彎矩，而是抗彎剛度要比構件低很多，所以具體工作中將其當成鉸接連接處理，這樣簡單易行，也避免對桿件承載力造成影響。

在設計拼接節點的過程中，要想保證節點受力在構件承載力范圍內，并能保證各桿件正常使用，同時保證其整體穩定性和局部穩定性要求，正確選擇連接節點的連接方法與形式，將具體的連接構造明確下來。

為了方便計算，一般鋼結構連接節點的設計（無論是手工計算還是程序計算），一般都需按照完全剛接或完全鉸接的情況進行處理。至于因節點構造形成的半剛性連接，對整體結構體系的安全不會有影響，相反對個別桿件的安全儲備還具有一定好處的，因此在設計中不予以考慮。

2 連接計算原理

2.1高強螺栓連接計算

高強螺栓在構件上的排列分為并列布置和錯列布置（一般用并列布置），其排列要求和容許距離要求應符合下表構造要求。

高強螺栓連接，按照受力特點的不同，主要有高強螺栓摩擦型連接、高強螺栓承壓型連接盒高強螺栓承受拉力的受拉連接。

2.1.1 單個高強螺栓的連接計算【1】

表1 單個高強螺栓在摩擦型連接中的承載力設計值計算公式

m—摩擦面的抗滑移系數，根據表3-4選擇；

表2 單個高強螺栓在承壓型連接中的承載力設計值計算公式

2.1.2 高強螺栓螺栓群的連接計算

2.1.3 高強螺栓連接的構件強度計算

高強螺栓（承壓型和受拉型）連接的軸心受力構件，其連接處強度應按下式計算：

2.1.4 高強螺栓連接構造要求

所有拼接連接側面，永久性螺栓數量至少為2個。

高強螺栓孔要選擇鉆成孔。對高強螺栓摩擦型連接而言，孔徑要超出螺栓公稱直d的1.5~2.0mm；高強螺栓承壓型或受拉型連接時其孔徑比螺栓公稱直徑大1.0~1.5mm。

[1] 李星榮、魏才昂等 鋼結構連接節點設計手冊[S].中國建筑工業出版社，2013，05：4-8.

[2] 石永久 鋼結構高強度螺栓與側焊縫并用連接建議設計方法[J].工業建筑,2013,42(3).

TU75

B

1007-6344（2017）06-0205-02

姓名:呂春霞 出生:1984年2月 性別:女 民族：漢 籍貫:江蘇省鹽城市 當前職稱：中級 學歷：本科 研究方向：工程經濟管理

本論文系2016年武漢市市屬高校產學研課題“校企共建“鋼結構工程施工”課程資源庫的研究”（課題編號：CXY201631）的階段性研究成果。