钢刚架转角节点构造设计的新建议

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1、钢刚架转角节点构造设计的新建议李豪邦（中国建筑东北设计研究院）（沈阳建筑大学）徐亚丰摘要：对比高层框架、多层框架与门式刚架来看门式刚架的转角节点应属特别重要。转角节点受力的特征是一根受力杆件的弯折，而十、T形节点则是二杆件的相交。因之转角节点的内外折角连线截面有可能会是结构中的最薄弱面。对该处设置折角加劲肋是可行办法。关键词：钢结构框架，门式刚架，转角节点a—刖吞当前在建筑钢结构工程中，应用最广的当属梁柱组成整体的刚架结构。此类结构由于梁柱相连为刚接,故它具有抵抗风、地震、侧力的能力。应当说：刚性节点是

2、刚架抗侧力的基本元件、没有它，刚架就没有抗侧力的能力。在高层建筑的钢框架中由于侧力对结构内力的影响巨大，故都釆用框架——支撑体系或框架——支撑墙板体系。在这种另设支撑抗侧力的情况下，可看出不论层数多多，其侧力的绝大部分皆由支撑（支撑墙板）承担，而刚架节点的抗侧力负担则是轻松的。f=i对层数不多的多层，低层框架，由于一般都设计成所有节点，包括柱根与基础皆为刚接，更加这类建筑的层高的跨度不是很大，故其各层节点的抗侧力工作是所有节点基本均匀地共同参与对侧力的抵抗，且每个节点的抗力（弯矩值）相对不是很大。门式刚

3、架是单层的框架。由于它配合轻型彩板作为墙面、屋面后，构造简单、安装方便、节约用材、施工速度快、造价不高，因之它是国内外工业厂房设计中大量采用的一种结构形式，常规构造示如图lo其特点是柱底一律为较接，中柱多采用摇摆柱、跨度可达36m,柱高度可达9~12m。针对图1中的特点可以看出：门式刚架的抗侧能力仅是依靠门架左右两端的柱顶刚节点（仅两个）来提供，图中其它8个节点则是袖手旁观。这样看来，门式刚架转角节点在结构整体工作中的重要地位应是列为“特别重要”对其应严格要求，慎细处置。框架节点分类及其受力特性框架节点

4、，就其外形分类可有十字形的中部节点、T字形的侧边及顶边节点以及广形的转角节点。对节点的计算，国内外都是针对十字形节点，忽略了轴力及剪力影响、视梁端弯矩由上下翼缘承担，其时确保梁翼缘与柱的连接强度即可，对此可参见文献[1]7・11节所述。此单计翼缘板与柱的连接强度的算法对于十字形节点及T字形节点的双杆相交构造节点核算是合理的；但对转角节点，由于它在承受侧力时，其力学实质不是双杆相交，而是一带有硬弯折段构件的受力，故应注意其在转角区内所有截面，特别是内外折角连线处截面，皆须满足强度要求。图2所示为图1中左端

5、顶节点的放大，图中AC与BC二截面间无任何负载，今取ADBC的脱离体，则作用于AC、BC两截面上的弯矩应相等，取其值为Mu它将是由上下翼缘的内力偶所构成。然而深入一步看，由于单个力的传递不能拐弯，只能沿直线进退；这样图2中A点与B点翼缘内因弯矩血生成的翼缘内力在转角区如何得以在内部平衡消失？有无存在强度薄弱面？则是一个难以说清，但又必须妥善处置的问题。12=1工业建筑2006增刊1041・•Sad二Sbd=PSac=Sbc二PSncpP（1）AD、BD为梁柱翼缘的延伸段，则DC杆的实质是折角加劲肋杆。4

6、作为工形截面梁转折部的内部应力该算，国内外目前尚无有关研究，但作为桁架转折部其各杆的内力则是明确可求知的。针对门式刚架工形截面梁的主要内力一弯矩M“其大部分是由上下翼缘内集中力形成内偶力矩提供，此内偶力矩可占到梁全截面弯矩的85%上下，这样，结合上下翼缘的实际状况作为桁架的弦杆，另设腹杆之后则可构成转角段的局部桁架如图3所示。以此形式，将AC、BC面外的Mi使其在转角内得以平衡消失则是十分合理的。针对图3AC、BC面翼缘内力为P,则据转角桁架受P力状况，可知：弦杆AD、BD的内力腹杆AC、BC的内力腹杆

7、DC的内力这里如若视AC、BC、三、对不设折角加劲肋，门架转角承截能力的核算。图2所示即为不设折角加劲肋的转折角，对该处的承截能力，吾人参照直梁中M=o・W、礼『f公式的含义（本文中符号的意义皆与现行规范同。按理，求折角区内力用常规I、W属不当，此处供其演算仅为对比），如能导得折角薄弱面的折算W值，则允许承截的M值自可求得。今对图2D点作放大透视图如图4所示。当转角承受负弯矩M时将出现梁上翼缘通过折角拉柱外翼缘的趋势。为方便说明，将图2以点线绘出顺应力方向的分条。观察各分条的传力状况，可看出以下几点。（

8、-）转角顶翼缘板与外侧翼缘板之间的拉力是相互作用的,可视为一侧的甲板给对方乙板顶端，施加一垂直于乙板面的力，二者之间能发生的力值将是乙板可动员的抗力值。由图2可看出：柱外侧翼缘板可能发挥的抗力是来源于因腹板BB2的存在，使WW2V2V板构成为一具有中线支座的两侧外悬板，此板的受力有效高度是由施力的扩散效应所决定，即板的有效高度与板顶的受力宽度相关。（二）可以看出在WBV折线两侧的传力是B点最大（该折处有内部腹板的支撑，使B】B条与BB2条类