多高层房屋钢结构节点连接设计中的常遇见的问题

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1、2021/8/271今天要讲的内容上午:多高层房屋钢结构节点连接设计中的常见问题。下午:民用建筑钢结构的平面表示法和楼层梁的连接设计及与之相关的标准图的编制和选用。2021/8/272多高层房屋钢结构节点连接设计中的常见问题主讲人：刘其祥中国建筑标准设计研究院2021/8/273节点连接在结构设计中的重要性：常用的一般建筑钢结构，都是由若干由加工厂加工好的竖杆、水平杆或斜杆在工地用焊缝或螺栓拼装成抗侧力的框架、或框架支撑结构。这些由杆件组装成的结构，之所以能承担一定的竖向荷载和水平荷载，靠的就是各杆件之间的节点将这些杆件用各种不同的连接方式和连接件将它们连接成为一个非机动构架。这种由若干

2、杆件系统组成的构架，在外荷载作用下，一旦节点发生破坏，整个结构就会成为机动构架而失去承载能力。2021/8/274在以往国外多次地震中，常常发生钢框架节点和竖向支撑节点破坏的事例，特别是1994年发生在美国的北岭地震和1995年发生在日本的阪神地震，有好几十幢房屋钢结构倒塌，好几百幢多、高层房屋钢结构的梁柱刚性连接节点受到严重破坏，引起了世人的极大关注，促使一些国家的学者、科技人员加强了这方面的研究，其重要性显得尤为突出。2021/8/275我国是世界上遭受地震最严重的国家之一，不论是历史上还是现代，地震在中国的死亡人数和经济损失在世界上都是居于首位。世界地震史上死亡人数最多的一次地震是

3、1156年我国的陕西华县8级地震，死83万人（摘自魏琏编著的《建筑结构抗震设计》万国学术出版社，1991）。在世界近代地震史中，死亡人数最多的一次.地震也发生在我国，即1976年河北唐山7.8级地震，死24万余人。地震在我国造成的经济损失十分巨大，据建国以来十几次7级以上地震的不完全统计房屋倒塌1亿多平方米，直接经济损失达数百亿之多。2021/8/276就以最近几年为例，在我国新疆、西藏、云南、内蒙古自治区、江西等地先后就发生了多起6级左右的地震。这就说明了地震活动在我国还是相当频繁的，因此正确地认识我国地震活动的特点以及我国经济力量的现状，充分运用国内、国外现代地震科学技术的成就，采用

4、合理的，既安全又经济的抗震设计方法，来改善建筑物的抗震性能，减轻城乡地震灾害，是我们每个结构设计人员义不容辞的使命。2021/8/277因此在多层和高层钢结构房屋抗震设计工作中，连接节点设计，在整个设计工作中应将其视为一个非常重要的组成部分。节点设计是否恰当，将直接影响到结构承载力的可靠性和安全性。因此节点设计至关重要，应予以足够的重视。但是，在多、高层房屋钢结构中，连接节点很多(如国家标准图所编入的诸多节点，也只是多高层钢结构房屋中一般性的常用节点)，今天只能检其最主要的、如与梁柱刚性连接的节点以及与之相关的一些节点来谈谈：2021/8/278首先谈谈在目前多高层房屋钢结构梁柱刚性连

5、接节点设计中所存在的问题及其正确的设计方法按照现行的《建筑抗震设计规范》GB500112001多层和高层房屋钢结构的连接节点的抗震设计应分两个阶段进行，而各个阶段所采用的计算公式分别如下：2021/8/279一是，当遭遇多遇地震作用（小震）时，应采用表达式。即抗震规范公式(5.4.2）(见下页)。注意：该条在规范中为必须严格执行的强制性条文2021/8/27102021/8/2711式中：S—考虑多遇地震作用时，荷载效应和地震作用效应在结构构件中的组合设计值，包括组合的弯矩、轴向和剪力设计值。R—结构构件及其连接的承载力设计值。—结构构件及其连接的承载力抗震调整系数（对于框架梁、柱取0

6、.75；连接焊缝取0.9；连接螺栓、节点板件取0.85；支撑取0.8等）2021/8/2712二是，当遭遇超过多遇地震（小震）作用至基本烈度（中震）设防，或遭遇罕遇地震作用（大震）时，规范还要求用公式即《高钢规》公式（8.1.3-1）进行连接的极限承载力验算(如下页所示)；2021/8/27132021/8/2714但是，在执行上述规范时，不同的设计人员，很可能在相同设计条件下设计出三种承载力相差非常悬殊的连接作法，这三种不同的作法是:一是，当按设计表达式计算时，完全按组合内力来设计节点连接。二是，组合内力只是作为检验构件截面的依据。但在塑性区的节点连接设计时，是取高于构件的最大承载力设

7、计值作为节点的作用力来对节点连接进行设计与验算。三是，完全抛开以上两种设计方法，而是完全按照公式来进行连接的极限承载力计算。2021/8/2715以上三种截然不同的设计方法，将直接影响到设计的节点是否满足“强节点弱杆杆”的抗震要求。是否能实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”设计目标的根本问题，所以下面将着重讨论证明前面所提到的第一种是错误的，第三种设计理念虽然可取，但式中的有关系数和强度取值有问题，很不安全。唯第二种设计计算方法才是