钢门架转角计算与构造设计研究

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1、第七届全国现代结构工程学术研讨会钢门架转角计算与构造设计研究李豪邦1曹英2徐亚丰3张兴伟4(!、中国建筑东北设计研宄院．拢田l1000s)(2、土I宁省建筑标准设汁研究院．沈阳Il-蚰03)(3、沈阳建筑大学．沈阳110168)(4、沈阳中辰钢结构有B良公司，沈阳110141)摘要：本文从可直蕊的向量几何力学概念出发，通过分丰斤、，推理、【七对、判断认定：n架转角是一根杆件的弯折，它与框架粱柱十字T字节点属两杆交措的情况全然不问，从而指出目前国内外对轻钢门式刚架转角节点的常规做法存在构造不当、算法有误。文章也讲述了：为确切证实分析论点所做

2、的转角节点实压检验．最终并推荐了合理的构造及计算公式。关键词：门式刚槊，转角节点，交措．转折一、月q舌我国自上世纪末改革开放以来，钢结构在工程中的应用对比改革前是大有改观。尤其门式刚架发展很快，可以说，我国改革开放以来钢结构的发展起步是从门式刚架起始的。从这一点上来看，《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程cFcsl02》的编制及其参编者同行前辈是功绩卓著．不可磨灭的。然而．事物的发展都是由不够完善的起步向前发展走向继续完善。正固如此，我们是站在同行前辈构建的技术平台上，在学习、应用cEcsl02过程中有感门架转角节点宜作适当改进，提出下文以利

3、发展的。二、对门架转角按现行规程构造与计算存在问题的比对、推理、分折(一)转角节点在门架中是极端重要的结构部位刚架的抗侧力能力完全来自于刚架节点。对目前大量采用的柱底皆做铰接，qt柱用摇摆柱的门式刚架，其在风力、地震作用下的抗侧能力则是完全依靠建筑全宽度内仅左右两端俱有的转角节点的强度与刚度来起支承作用的，其它节点则⋯律闲置。考虑到门架在承担竖重及侧力的组合作用下，一般都在转角部位产生弯矩最大值：这样从抗震、抗风而言，门架转角将是最有可能成为出现薄弱环节的部位。比对混凝土结构的构件设计中划分四、三、二、一的抗震等级来看，¨架转角比对茸它部

4、位应是属于要求充分采取措施提高其抗震能力的最高一级。(二)转角节点与交叉节点在内力分析上，二者应是全然不同必须认清：门架转角节点与刚架中梁柱十字相交节点、及顶层梁或(边排柱)与柱(边跨粱)T字相交节点，相对比在力学上存在明显差异，这可从阻下三点看出。(1)以框架顶层的中部T形节点为例，对该节点我们可以认为是稳定的项层粱承受其下柱传来的柱顶弯矩，以及剪力、轴力。由于该粱段的稳定存在(移开该节点下方柱后是稳定的)．故该节点是一能稳定承担来力的一个点。同理，对边排柱的T形节点，及框架内部粱柱相交的十字节点，我们都可以认为该点是一能稳定承受来力的

5、点。．(2)对门架转角节点，由于柱底为铰，如若视其独立存在，则它是一个不稳定的竖杆，柱顶点是一个随动的点。在此情况下，它无法承受外来的弯矩剪力和轴力。若要它承担来力。则它必须与项梁连为一体，因之从力学角度上讲：转角处粱与柱是一根杆件折转后的横竖两段。(3)与转角节点对比来看：T形节点、十字形节点在力学上都可以视其为两杆相交的节点。面门架转工业建筑2007增刊1269第七届全国现代结构工程学术研讨会角则是弯折杆的折点．目前称其为节点是习惯而已。．(三)规程‘cEcSl02：2002'规定：利用该规程公式(7．2．10)判定门架转角强度的做法

6、是错误的．对十字形节点的两杆相交情况，结合粱、柱采用工字形截面，对节点强度按《钢结构设计规范GB50017～2003》中公式(7．4．2一1)：至丝!塑堇皇堕鲤墨堂皇堑!盐兽查塑!<1．33￡(腹板抗剪强度设计值)堍见L，(工形截面盹节点域扳的体棚仅验算节点的剪应力，’使翼缘不被拔出，其结果是可以确保节点安全的。但对门架转角节点采用类似于两杆相交节点的公式，即按《cEcsl02：2002》中公式(7．2．10)Mr即节点承受的弯矩设计值，也也‘(工形截面时，节点域板的体移D

7、看，则难以确保节点安全。(1)我们研究门架的左侧转角，假设梁与柱截面等同，并90度相交，如图l所示。当梁端与柱顶对转角作用图示的节点弯矩M时，此M存在的实质是粱(柱)翼缘对节点区AcBD作用一对力偶，如图中虚点线所示——即粱上(柱外)翼缘由A(B)点传入拉力、粱下(柱内)翼缘由c点传入压力，以及梁(柱)腹板传入不大的力矩所构成。一般而占，力偶部份可占节点弯矩M总量的85％以上。当这些力传入节点区Ac8D之后，节点区内所有由c向外辐射所切截面上，无一傍j外地都须承受节点弯矩M。在这些截面中，审视cD截面的内力是有意义的。如忽略节点区腹板存在

8、的对翼缘的支撑，则由于翼缘AD与BD不是平接相连，而是垂直相交；这样，想象推理后，完全可以判定：由梁(柱)经A(B)点传入节点区AD(即)翼缘上的内力必然是由A(B)点起始逐步递减，到D点接近