钢结构框架节点域设计

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1、谶渡恭P石油化工设计etrochemicalDesign钢结构框架节点域设计李军(中国石化工程建设有限公司，北京100101)摘要：着重通过对节点域的概念、计算、调整、设计原则及注意事项的论述，说明了节点域的设计在钢]●j结构框架设计中的重要性。介绍了当节点域不满足规范要求时，应该采取的相应措施：合理调整钢框架的梁断面，采用更加合理的结构布置，若经过调整仍无法满足节点域的要求时，可采用加大钢柱的腹板厚度，或者对节点进行补强等有效措施。关键词：钢结构连接节点节点域在钢结构设计中，无论是钢框架还是门式钢力，剪应力过

2、大将导致柱腹板屈服，节点破坏；当架，节点设计都是其中的重要环节，“强节点，弱构梁与柱铰接，弯矩无法传递至柱腹板或翼缘，也就件”更是抗震规范中所强调的。工程实例中，发生不存在节点域超限问题；当梁与柱腹板(弱轴)刚地震后，钢结构框架的破坏有相当一部分出现在性连接时，只要按构造要求在柱子另一侧设置水连接节点处。虽然钢结构的震害相对于其它结构平加劲板，剪应力将传递至加劲板及其焊缝上，不较少，但为避免地震发生时，连接节点先于框架梁会对柱腹板产生破坏。因此，只有当梁与柱翼缘破坏而导致结构变形、倒塌，设计人员应该对钢框(强轴

3、)刚性连接时，才需考虑节点域是否超限。架节点的计算及设计高度重视。节点域的计算是1．2节点域的计算节点设计的其中一个方面，如果节点域不满足要节点域的计算分两种情况：抗震和非抗震情求，该节点将在梁端弯矩及剪力作用下，产生剪切况下的验算。以工字形截面柱为例。变形继而先于构件屈曲破坏。因此，节点域的设1)非抗震时：钢结构规范公式为7．4．2—1，计在钢结构框架的设计中占有重要地位。见图1。7．4．2—2⋯：①需要满足抗剪强度要求：(+)／≤(4／3)[公式(1)]；②需要满足柱腹板厚度要求：t≥(hb+h)／90[公

4、式(2)]。Mb。、——分别为节点两侧梁端弯矩设计值；——节点域腹板的体积；=hbht；tv——钢材的抗剪强度设计值；tw——柱在节点域的腹板厚度；——与柱相连的梁翼缘板厚中心的距离；ho——柱翼缘板厚中心的距离。图1节点域范围2)抗震时的抗震规范公式为8．2．5—2，8．2．5—6，8．2．5—5[23：①需要满足节点域的屈服承载1节点域的概念及计算力要求：(pb。+)／≤(4／3)[公式(3)]；1．1节点域的概念②需要满足地震时的抗剪强度要求：(+)／节点域是指当梁与柱翼缘(强轴)刚性连接时，由柱翼缘与水

5、平加劲板所包围的柱腹板范围。收稿日期：2012—09—06。当梁与柱铰接或梁与柱腹板(弱轴)刚性连接时，作者简介：李军，男，2002年毕业于北京工业大学土木可不考虑节点域内容。当梁与柱翼缘(强轴)刚性工程专业，工程师，现从事结构设计工作。联系电话：连接时，梁端弯矩通过梁翼缘对柱腹板产生剪应010—84878528：E—mail：lijunt．sei@sinopec．tom·8·石油化工设计2013年第2期(第30卷)vp≤(4／3)L／y[公式(4)]；③需要满足柱腹板(1)只多了个折减系数，其实公式(3)验算

6、的是厚度要求：t≥(hb+h)／90。式中，pb1、b2——在大震情况下节点域的屈服承载力，使用的梁端分别为节点两侧梁的全塑性受弯承载力；——钢弯矩是全塑性弯矩pb，Mpb=Wp，式中，——梁材的屈服抗剪强度，取钢材屈服强度的0．58倍；的塑性截面模量——钢材的屈服强度。因为全——塑性弯矩较大，且节点两侧梁端的弯矩为绝对值．折减系数，三、四级取0．6，一、二级可取0．7；——节点域承载力抗震调整系数，取0．75。相加，因此节点板域的厚度一般来说是受节点域当钢框架不考虑抗震时，节点域的验算只需的屈服承载力这个验算

7、公式控制。要满足公式(1)、(2)；而考虑抗震时，需要同时满3)节点域验算过程中应注意：足上述所有公式。对比公式(1)、公式(4)可以看①当计算节点域在非抗震状态下的抗剪强度出，由于抗震时验算抗剪强度公式(4)中右侧(4／时[公式(1)]，要使用正常操作的梁端设计弯矩。3)比非抗震时公式(1)右侧(4／3)的数值②当计算节点域在抗震状态下的抗剪强度时要大，那么从公式表面看，相同弯矩作用下，要求[公式(4)]，要使用地震时的梁端设计弯矩。节点域的厚度在非抗震时反而更大。其实，大多公式(1)和(4)计算的是节点域的

8、设计强度，数情况下并非如此，仍然是地震控制。因为，两个即在荷载作用下非地震与地震时，节点域所受的公式中的帆。、比分别代表非抗震状态下和抗震剪应力是否满足规范要求，此时梁及节点域是处状态下节点两侧梁端的弯矩设计值，一般在地震于弹性状态。时的梁端弯矩都要比非地震时要大很多，所需节③当计算节点域在抗震时的屈服强度时[公点域腹板的厚度也要大很多，因此，抗震设计时节式(3)]，要使用梁的全塑性弯