建筑鋼結構節點分類及設計要點

文/初亮 沈陽恒信達鋼結構工程有限公司 遼寧沈陽 110000

1、節點設計原理及要求

鋼結構是由構件和節點組成，每一個構件必須用節點來連接，從而使鋼結構成為一個完整的整體，因此節點設計必須要根據鋼結構設計需要，節點的連接必須有明確的傳力路線和安全的構造保證。

節點構造設計應注意以下幾點：（1）連接的設計應與結構內力分析時的假定相一致；（2）結構的荷載，內力組合應能提供連接的最不利組合；（3）連接的構造應傳力直接，各零件受力明確，并盡可能避免嚴重的應力集中；（4）連接的計算模型能考慮剛度不同的零件間的變形協調；（5）構件相互連接的節點應盡可能避免偏心，不能完全避免時應考慮偏心的影響；（6）避免在結構內力產生過大的殘余應力，尤其是約束造成的殘余應力，避免焊縫過度密集；（7）厚鋼板沿厚度方向受力容易出現層間撕裂，節點設計時應注意。

其次是鋼結構的節點設計應符合制作、運輸和安裝方便的原理。節點設計合理，必然便于施工和安裝，這對提高鋼結構施工效率，降低生產成本具有積極的作用。而節點設計不合理，安裝起來必然會出現各種問題，影響施工進度，甚至是造成質量問題；因此在節點設計上還應該以簡單、安全、快捷，便于施工為理論依據。

最后就是要核算節點設計的成本，要通過節點設計對整個鋼結構施工建設是否是最優設計方案，綜合考量節點所選取的類型，在工時與材料之間求的最佳平衡。因此節點設計還要做到定型化和標準化。

2、建筑鋼結構節點的主要分類

2.1 剛性連接

（1）梁的拼接。梁的拼接通常包括焊接和螺栓連接，螺栓連接的強度雖然沒有焊接的大，但螺栓連接制作簡單，且質量能夠得到保證，因此，螺栓連接是現場較為常用的拼接方式。焊接連接操作相對煩瑣，有時還存在質量的不確定性，所以這種連接方式一般用于工廠。螺栓連接的缺點是接頭尺寸較大，產生一定的板材消耗，在遇到地震等地質災害時，有可能產生位移，此外，螺栓的價格也較高。

（2）邊柱與梁的連接。邊柱與梁的連接也屬于剛性連接的一種。一般情況下，端板連接是邊柱與梁連接的主要方式。端板連接就是一種通過兩個建筑構件之間的端板進行節點連接的方式。端板連接具有連接性能好、質量易控制、焊接質量高、抗震性能好、安裝施工簡單等優點。

（3）柱與柱的連接。在柱與柱的連接過程中，施工人員應注意柱截面的變化形式。不同的截面形式所選用的連接方式不同，一般分為變截面和等截面柱連接兩種方式。在實際的工程中，施工人員常選用等截面的焊接形式進行拼接，其焊接拼接形式與梁構件拼接形式相同。

2.2 半剛性連接

半剛性連接節點應該保障節點的承載能力不能低于其所連接的建筑構件的承載能力。但是半剛性連接節點在實際設計中一般不會運用，主要是因為半剛性連接的方式與建筑構造設計之間的關系導致建筑構件的彈性剛度要大于連接節點的彈性剛度。

2.3 鉸接連接

①主次梁的連接。目前，處理主次梁的連接時采用比較多的方式是簡支連接，在建筑要求較高時同樣可以選擇剛性連接。雖然這種連接方式相對復雜，但它無需對次梁進行翼緣處理，因而這種連接方式也比較受建筑師們的青睞。②斜梁的連接。當對跨度較大的斜梁進行設計時，為方便施工運輸，通常將斜梁分段設計，之后再在施工現場進行現場的拼接。③柱腳節點連接。由于柱腳節點發生不穩定而造成工程事故的案例非常多，因此在施工作業中要特別注重柱腳節點的設計。對于一般民用建筑，其受側向力較小，一般采取鉸接方式，最常見的就是采用平板式鉸接，優點是受力較合理，連接較為方便。對于鋼筋混凝土柱腳而言，又可以區分為端承式和插入式兩種，但后者為剛性連接。

3、建筑鋼結構節點設計要點探討

3.1 焊接

在建筑鋼結構節點設計中，焊接環節需要注意對焊接焊縫的尺寸與形式進行分析，按照相關的規范和要求進行核對，嚴格遵守施工建設的標準，確保焊接構件的合理性，使之不會對建筑鋼結構節點設計產生不利影響。焊接構件的質量及尺寸，對于鋼結構節點的銜接與設計都會產生一定的影響。建筑設計人員應盡力將這種影響控制在一定的范圍之內，才能更好的進行相關設計工作。有效的控制焊接構件的質量及設計水平，也是提高建筑工程鋼結構合理性的基礎。因此，在實際工作中，關注焊接環節的完成情況也非常重要。

3.2 栓接

在實際工作中，栓接也是建筑鋼結構節點設計中不可忽視的一個重要因素。一般情況下，雖然栓接的基本形式已經很少被采用，但是由于普通螺栓抗剪性能較差，都會優先考慮選擇高強的螺栓進行替代。在此基礎之上，通過一定的計算公式，得出可靠的支撐數據，使之設計工作更加的合理、安全。此外，在建筑鋼結構節點設計，還需要考慮采用螺栓的規格與數量，避免過多的采購螺栓加大施工成本，造成資源浪費。

3.3 連接板

在實際工作中，建筑鋼結構節點設計，還需要考慮連接板的相關工作。結合建筑鋼結構節點設計特點，選擇厚度合理的連接板，并綜合考慮梁腹板、現場焊接、鋼結構節點防腐等環節的影響因素，再進行相關施工，在確保建筑鋼結構節點設計合理的基礎之上，還可以提高建筑鋼結構的穩固性，進一步促進建筑鋼結構節點設計工作順利的開展。因此，在實際工作中，充分考慮建筑鋼結構節點設計涉及的各種影響因素也非常重要。

結語：

鋼結構憑借其抗震性能好、強度高、成本低的優勢，成為我國建筑發展的主要方向。但在實際設計過程中，要注重與實際情況相結合，要在不同情況下實施不同的鋼結構施工設計方案，確保鋼結構本身的質量安全以及不同載荷條件下鋼結構的整體穩定性等。