王建闖

摘 要：鋼結(jié)構(gòu)是一種建筑行業(yè)比較常用的建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代建筑施工當(dāng)中。鋼結(jié)構(gòu)的施工，主要是利用焊接和鉚釘?shù)姆椒▉?lái)完成結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。由于鋼結(jié)構(gòu)的施工簡(jiǎn)單，可操作性性強(qiáng)，給建筑施工帶來(lái)了很大的便利。要想促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，就要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的施工工藝，尤其是對(duì)其節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的研究，確保鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。本文對(duì)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，希望對(duì)建筑施工工作有所幫助。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu) 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

鋼材料由于具有很強(qiáng)的抗震性和延展性以及穩(wěn)定性，在現(xiàn)代建筑施工中被廣泛的應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)就是利用鋼材料通過(guò)鉚釘或者焊接的方式構(gòu)建的建筑結(jié)構(gòu)。隨著人們生活水平的提高和建筑行業(yè)的發(fā)展，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的需求和要求都在不斷的增加。因此，研究鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，能夠有效的保證鋼結(jié)構(gòu)適應(yīng)現(xiàn)代建筑施工和使用要求，保證鋼結(jié)構(gòu)具有更好的承重能力和延展性，保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

一、鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的分類(lèi)

（一）剛性節(jié)點(diǎn)。剛性節(jié)點(diǎn)，就是保證鋼結(jié)構(gòu)在建筑物受力過(guò)程中，梁柱夾角保持不變形或者輕微變形的節(jié)點(diǎn)。要想保證鋼結(jié)構(gòu)的性能發(fā)揮到最大，就要保證鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)和梁柱結(jié)構(gòu)之間的角度盡量在受力時(shí)不發(fā)生變化，這樣，建筑物的結(jié)構(gòu)才會(huì)保持穩(wěn)定。剛性節(jié)點(diǎn)的連接強(qiáng)度，要大于被連接構(gòu)件的屈服強(qiáng)度，因此，控制好節(jié)點(diǎn)連接的穩(wěn)定性和強(qiáng)度非常重要。在所有的剛性節(jié)點(diǎn)完成以后，鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)功能能夠得到有效的發(fā)揮。

（二）鉸接連接節(jié)點(diǎn)。鉸接連接節(jié)點(diǎn)一般不用在鋼構(gòu)件的連接上，而是用在梁和柱身、柱腳的固定上。當(dāng)鉸接連接在連接梁和柱身時(shí)，其只有垂直方向的剪力作用，鋼結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生彎矩，而鉸接連接結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)自由的轉(zhuǎn)動(dòng)。鉸接連接節(jié)點(diǎn)施工操作比較簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)。在建筑中用于鋼結(jié)構(gòu)端部的固定，可以增強(qiáng)其穩(wěn)定性，加強(qiáng)端部的承受能力，保證建筑物的安全性。

（三）鋼結(jié)構(gòu)半剛性節(jié)點(diǎn)。半剛性節(jié)點(diǎn)是介于剛性節(jié)點(diǎn)和鉸接連接節(jié)點(diǎn)之間的一種節(jié)點(diǎn)。它具有一定的彎矩承受力，還能夠塑造鋼結(jié)構(gòu)的形狀。除此之外，半剛性結(jié)構(gòu)還能夠增加建筑的抗震能力和抗彎能力，是一種介于剛性和柔性之間的連接方式。這種節(jié)點(diǎn)方式具有的超強(qiáng)抗彎能力，能夠保鋼結(jié)構(gòu)的承載能力。但是其施工難度比較大，由于施工和設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的鋼結(jié)構(gòu)彈性過(guò)大，會(huì)影響鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全，因此應(yīng)用不是非常廣泛。

二、鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)基本設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）剛性節(jié)點(diǎn)與半剛性節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

1、梁的拼接。梁的拼接一般分為焊接和螺栓連接兩種。焊接的剛度比較大，一般用在工廠拼接;而螺栓連接剛度相對(duì)較小，但是施工方便快捷，還能夠在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工，能夠確保鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。一般用在工地施工當(dāng)中，對(duì)梁的承載力、穩(wěn)定性具有很好的效果。

2、邊柱與梁的連接。邊柱和梁的連接也屬于剛性連接。主要是通過(guò)端板進(jìn)行連接，利用構(gòu)件端部焊接板進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的連接。對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以按照端板放置的方式進(jìn)行區(qū)分，可以是豎放、斜放或者平放。

3、中柱與粱的連接。（1）工字型鋼柱或焊接組合柱。柱中節(jié)點(diǎn)的連接也屬于剛性連接。在設(shè)計(jì)時(shí)，要采用焊縫的方式，對(duì)柱和梁的兩端、柱和梁翼緣進(jìn)行連接;用螺栓連接柱和梁腹板;用T形螺栓對(duì)柱和梁的兩端進(jìn)行固定。焊縫連接的方式，具有連接強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好，能夠保證鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)剛度的優(yōu)點(diǎn)。但是由于焊接對(duì)精度要求比較高，工作量大，焊接技術(shù)不能完全保證，因此，這種連接方式具有一定的局限性。如果采取全焊接的方式，可以將焊接工作在工廠內(nèi)完成，以保證焊接質(zhì)量;螺栓連接的方式會(huì)使施工更加便利，施工精度和剛度要求也比較低[1]。因此，可以將兩種連接方式配合使用;在用T形螺栓進(jìn)行焊接時(shí)，將其焊接在梁翼緣上。這就要求梁翼緣在鑄造時(shí)要預(yù)留T形鑄件孔，方便節(jié)點(diǎn)的安裝，減少工作量。柱頂之間的連接分正交和斜交兩種。工字形鋼柱的正交可以用全焊接或者栓焊的方式來(lái)施工。（2）箱型焊接組合柱。箱型焊接組合柱與梁的連接，在選擇節(jié)點(diǎn)連接方式時(shí)，梁兩端和柱的連接一般使用焊縫連接;梁翼緣和柱的連接也采用焊縫連接;梁腹板和柱翼緣通過(guò)鋼板進(jìn)行焊接，鋼板和梁腹板之間用高強(qiáng)度摩擦型螺栓進(jìn)行連接。（3）鋼骨混凝土柱。鋼骨混凝土柱和鋼梁的連接，主要是為了保證混凝土澆筑的密實(shí)度，加上在混凝土澆灌時(shí)起到固定和定型的作用。

4、柱與柱的連接。在鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，柱與柱之間的連接分為變截面柱拼接和等截面柱拼接兩種。柱與柱間的等截面焊接和梁的施工工藝是一致的。

（二）柔性節(jié)點(diǎn)

1、主梁與次梁的連接。在鋼結(jié)構(gòu)的建筑施工中，對(duì)主梁和次梁的連接一般采用簡(jiǎn)支連接的方式。對(duì)于一些施工和使用要求較高的建筑，也會(huì)采用剛性連接的方式。這種連接方式施工方式復(fù)雜，但是不用對(duì)次梁翼緣進(jìn)行額外處理，是一種比較廣泛應(yīng)用的施工設(shè)計(jì)方式[2]。

2、斜梁的拼接節(jié)點(diǎn)。斜梁的施工跨度比較大，對(duì)其進(jìn)行施工時(shí)，要對(duì)斜梁進(jìn)行分段運(yùn)輸，需要到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼接。因此，對(duì)斜梁拼接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)也要遵循這一施工工藝。

3、桁架節(jié)點(diǎn)。（1）焊接鋼管節(jié)點(diǎn)。焊接鋼管節(jié)點(diǎn)是利用空心圓柱體，將桿件直接焊在圓柱表面而形成的節(jié)點(diǎn)。這種設(shè)計(jì)方式，要確定鋼管高度和直徑，鋼管壁厚還要根據(jù)節(jié)點(diǎn)的承載力進(jìn)行調(diào)整。優(yōu)點(diǎn)是施工方便、快捷，節(jié)省了鋼材;缺點(diǎn)是因?yàn)榻粎R桿件太多，要進(jìn)行鋼管直徑的調(diào)整，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施焊技術(shù)和人員、工作量的要求都比較大[3]。又因?yàn)殇摴芙粎R處的界面要切割為曲面，而使切割工作變得更復(fù)雜;且鋼管具有一定的方向性，在進(jìn)行連接時(shí)，不好進(jìn)行定位和中心點(diǎn)的確定，容易造成偏心受力;用這種施工工藝進(jìn)行施工時(shí)，還要對(duì)鋼管進(jìn)行防腐處理;（2）直接相貫節(jié)點(diǎn)。焊接鋼管的連接方式，通常需要各種桿件進(jìn)行交匯。在對(duì)各種連接桿件的設(shè)計(jì)和制作中，會(huì)加大設(shè)計(jì)和施工工作量，還會(huì)增加鋼材的用量，且連接件在節(jié)點(diǎn)處不連續(xù)，對(duì)節(jié)點(diǎn)的剛度和鋼結(jié)構(gòu)的美觀性產(chǎn)生一定的影響。利用直接相貫節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)在施工過(guò)程中，不使用任何的連接件，能夠節(jié)省鋼材，降低成本，降低鋼結(jié)構(gòu)的造價(jià);（3）焊接鋼板節(jié)點(diǎn)。利用鋼板進(jìn)行節(jié)點(diǎn)連接，構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，施工量少，剛度較大。對(duì)鋼材的使用量也比較少，能夠有效的節(jié)省成本。但是這種焊接方式現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量大，需要對(duì)焊接時(shí)的變形和節(jié)點(diǎn)偏心進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

（三）柱腳節(jié)點(diǎn)。柱腳的穩(wěn)定性，是進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)需要特別注意的問(wèn)題。柱的穩(wěn)定性對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑的穩(wěn)定性具有很大的保障作用。對(duì)柱腳進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，是保障柱的功能的重要措施。在建筑施工當(dāng)中，由于柱腳節(jié)點(diǎn)施工不合格而造成的事故不在少數(shù)。對(duì)于民用建筑，可以采用絞接連結(jié)節(jié)點(diǎn)的方式對(duì)柱腳進(jìn)行加固[4]。一般來(lái)說(shuō)，平板式鉸接因其承載力強(qiáng)，施工方便，比較常用。帶有加勁肋的柱腳，能夠承受更大的壓力，可以用于對(duì)承載力要求比較高的建筑柱腳的加固;剛接柱腳除了承受豎向力和剪力之外還可以傳遞彎矩作用，一般用于帶有大噸位吊車(chē)的門(mén)式剛架、多高層建筑、有特別要求的建筑等。

結(jié)束語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)，由于其在建筑施工中的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)的施工當(dāng)中，不但保證了施工質(zhì)量和進(jìn)度，還能夠保證建筑物的穩(wěn)定性，提高建筑行業(yè)的施工質(zhì)量。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，就是要針對(duì)不同的鋼結(jié)構(gòu)和不同的連接點(diǎn)采取不同的連接方式。通過(guò)結(jié)合剛性節(jié)點(diǎn)、半剛性節(jié)點(diǎn)和柔性節(jié)點(diǎn)的連接優(yōu)勢(shì)，對(duì)施工中的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，靈活運(yùn)用連接方式的組合，能夠保證施工結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和功能的有效發(fā)揮，保證建筑物的抗震性能、承載力和穩(wěn)定性[5]。

參考文獻(xiàn)

[1] 羅奎. 淺析高層鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)[J]. 建材與裝飾， 2018， No.536（27）：76-77.

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[3] 畢凌宇. 淺析鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單步驟和設(shè)計(jì)思路[J]. 城市建設(shè)理論研究（電子版）， 2017（03）：49-50.