钢结构梁柱节点及改进型节点的应用

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1、第29卷增刊北京建筑工程学院学报Vo1．29Supp2013年7月JournalofBeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitectureJu1．2013文章编号：1004—6011(2013)S一0016—05钢结构梁柱节点及改进型节点的应用戴云飞(北京建筑大学北京建工建筑设计研究院，北京100044)摘要：通过建立简单的结构模型，比较了刚接节点和铰接点对于构件及结构整体性的影响，分析了目前国内在钢框架梁柱节点设计中，仍普遍采用的梁柱刚接节点设计，为提高构件及整体结构的强度和稳定性，翼缘加盖板、梁端加腋和宽翼缘犬骨等改进型节点已被普遍采用．关键词

2、：梁柱刚接；梁柱铰接；梁端翼缘；宽翼缘犬骨式节点中图分类号：TU393文献标志码：A随着钢结构建筑在当今工程中广泛的应用，人们对钢结构的研究也越发深入．尤其是国外对一些／按计算确，厂——钢结构建筑在地震中破坏的研究，研究者们认为，钢框架中梁柱节点的设计尤为重要．连接节点的设计是否安全，对保证钢结构的整体性和可靠度，对制造＼＼『lf安装的质量和进度，对整个建设周期和成本都有着直接的影响．本文着重介绍分析钢框架梁柱节点的类型以及在当今钢框架结构建筑中一些改进型节点图1梁柱刚接节点的设计应用．———一——一按计算确定。_。_。_-_●-_●_——1钢结构梁柱节点的分类及特点：：l，++1J在美国荷载

3、抗力系数设计规范(AISC—LRFD)中把结构形式分为完全约束型、部分约束型和铰接型．在允许应力设计规范(AISC．ASD，1989)中给出了3种类型节点的量化定义：图2梁柱铰接节点1．1刚性连接(见图1)1．3半刚性连接受力时梁柱轴线的夹角保持不变(实际使用连接性能介于以上2者之间，其承载力和变形时，连接对转动的约束达到理想刚接的90％以上)．性能将对框架的承载力和变形产生极为显著的影刚性连接不仅能传递轴力和梁端剪力，也传递梁端响．半刚性节点连接的特点(见图3)：弯矩，而且能使连接的构件具有连续性．1)连接能承受一定的弯矩，并产生一定的转1．2铰接连接(见图2)角，M—曲线处在理想铰接(水平

4、轴)和完全刚性在外力作用下，梁柱轴线夹角的改变量达到理(垂直轴)之间；想铰接转角的80％以上．铰接连接只传递轴力和梁2)弯矩相同时，连接的柔性越大，0值越大，反端剪力，而不传递梁端弯矩．之亦然；收稿日期：2013—06—25作者简介：戴云飞(1981一)，男，工程师，研究方向：结构设计增刊戴云飞：钢结构梁柱节点及改进型节点的应用173)M一0关系在实际加载过程中一般是非线性的．弯矩图4钢框架模型0转角)图3M一0关系曲线2钢结构梁柱节点的应用在国内的工程设计中，由于规范只对刚接节点和铰接节点做了具体的要求，所以这2种形式的节图5情况一刚接平面示意点应用比较广泛．对于半刚性节点，它虽然具有更好的

5、延性、耗能能力和稳定的滞回性能，且半刚性连接钢框架结构更容易满足在梁端出现塑性铰来耗散地震能量，防止因连接节点破坏而引起的结构坍塌．塑性铰是指：在钢筋屈服截面，从钢筋屈服达到极限承载力，截面在外弯矩增加很小的情况下产生很大转动，表现得犹如一个能够转动的铰．但对于半刚性节点，由于影响整体性能的因素很多，目前仍处于研究阶段．2．1钢结构梁柱铰接节点与刚接节点对结构的利弊图6情况二铰接平面示意2．1．1通过PKPM计算软件建立简单的计算模型来比较2种节点形式．(见图4)该结构刚重比DiHi／Gi>10，能够通过高规2种模型的外部条件均相同(梁柱构件尺寸、跨(5．4．4)的整体稳定验算度、层数、层高、

6、荷载、地震力等)，仅梁柱间的连接该结构刚重比Di$Hi／Gi>20，可以不考虑重节点形式不同．梁柱刚接节点平面见图5(以下简力二阶效应称情况一)；梁柱铰接节点平面见图6(以下简称情该结构刚重比DiHi／Gi<10，不能够通过高况二)．规(5．4．4)的整体稳定验算2．1．2通过计算结果比较2种节点连接形式下的该结构刚重比Di，lcHi／Gi<20，应该考虑重力结构整体及构件的差别二阶效应1)结构整体稳定验算对比(见表1、表2)2)结构周期对比(见表3、表4)18北京建筑工程学院学报2013年表2情况二结构稳定验算表3情况一结构周期表4情况二结构周期图8情况二构件应力比简图钢柱计算长度直接体现出

7、来的．我们可以比较一下3)构件强度对比(见图7、图8)梁柱刚接和铰接不同连接形式下，钢柱的计算长度系数的不同．(见图9)情况一情况二图9不同梁柱连接形式计算长度系数根据《钢结构设计规范》附录D有侧移框架柱计算长度系数的确定方法，计算长度系数值系按下式算得：图7情况一构件应力比简图『L36KK一f＼1

8、1sin+6(K+K)c。s=0通过以上几方面计算结果的对比，在2种连接形式的模型假设下，对于结构