浅谈钢结构节点施工设计体会word文档

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浅谈钢结构节点施工设计体会
目前梁柱连接节点采用的连接型式主要有翼缘和腹板均采用焊接的连接、翼缘采用完全焊透的坡口对接焊缝连接腹板采用高强摩擦型螺栓连接的形式、翼缘和腹板均采用高强摩擦型连接的形式。
按连接节点的力学特性可以将连接节点分为刚性节点、半刚性节点、铰接节点三种。在结构设计计算中，为简化计算，均将连接节点假定为刚性节点或者铰接节点。作为构件的刚性连接节点，从保持构件原有的力学特性来说，在连接节点处应保证其原来的完全连续性。这样的连接节点将和构件的其他部位-样承担弯矩、剪力、轴力。构件的任-截面通常具有3种刚度，对应承担弯矩的转动刚度、承担剪力的剪切刚度、承担轴力的抗拉抗压刚度。构件转动刚度可以采用弯矩--转角曲线的切线正切值求得，可以用单折线、两折线、三折线分别表示构件截面的线性和非线性转动刚度，同理连接节点处转动刚度可以通过实验测出相应连接节点的弯矩及对应此弯矩的转角，将其拟合并抽象出线性和非线性刚度，如果连接节点的初始刚度至屈服前的线性刚度大于或等于构件的转动刚度，可以认为此连接节点为刚接节点，如果线性刚度小于构件的转动刚度，则此连接节点为半刚性节点，如果线性刚度为0或者远小于构件的转动刚度，则认为此连接节点为铰接节点。
图14中的连接节点翼缘部位采用全熔透焊接连接，为T型连接接头焊接。《T型接头熔透焊缝连接节点的合理应用》-文中指出，钢结构T型接头可以说是当今钢结构中出现最多的-种接头，该接头多为双面角焊缝或坡口角焊缝（部分熔透焊），但现行钢结构图纸上出现的多数要求全焊透的对接焊缝。主要原因是结构设计规范上的要求，钢规和门式钢规中提到：凡要求与母材等强的对接焊缝均要求全焊透，在需要进行疲劳验算的构件中，凡对接焊缝均需焊透。文中指出T型熔透焊缝施焊成本高，工艺性差；力流线弯曲半径小，应力集中程度大于角焊缝；箱型柱内隔板的熔透焊缝的工艺性较差。对于变电站结构，大部分都需要设置简易行车作为吊运大型电器设备散件之用，而这类结构的梁柱节点处就需要进行疲劳验算。因此若根据规范将翼缘连接采用全焊透型连接，则会产生上文中指出的-系列问题。
考虑到工业建筑的特点，层数较低，通常为单层工业厂房结构或单层两层的钢框架结构，结构形式简单，可以将翼缘连接设计成T型接头部分焊透连接或者节点连接截面的全螺栓连接形式。相比而言，采用全截面螺栓连接的方式在满足承载力的情况下更优越，这避免了焊缝的受力复杂性（焊接残余应力等对屈服的不利影响），更避免了钢结构节点连接施工时的不可控性及操作的复杂性，同时使得整体节点的受力更加明确。
由于将规范中的翼缘采用全焊透对接焊缝改为坡口角焊缝（部分焊透）或者全截面螺栓连接，势必导致抗弯能力相对翼缘全焊透时弱，可能出现连接节点处的初始至屈服前的线性转动刚度小于构件的转动刚度，由此使得连接节点的刚性假定不成立，从而不能采用常规设计方法进行计算，如两端固支的单跨粱的端部弯矩就不适用于两端半刚接的单跨梁了。此时我们需要对新形式下的连接节点进行试验，寻求弯矩--转角关系曲线，确定初始至屈服前的转动线刚度与构件初始转动线刚度的大小关系，若前者大于等于后者，则可以按节点刚性考虑，若前者小于后者，则需要根据弯矩转角曲线关系，确定初设至屈服前的转动线刚度，使用力法或位移法建立含半刚性转动线刚度参数（非刚性节点，有限转动刚度）的固端弯矩方程，从而确定固端弯矩与转动刚度相关的弯矩表达式，从而进行截面的设计。根据这种思路，可以预测，采用翼缘部分熔透焊腹板螺栓连接的截面-般能满足刚性节点的要求，而采用全高强螺栓连接的截面可能满足可能不满足刚性节点的要求。但采用半刚性节点连接同样能实现满足承载力的要求，只是在计算理论上需要按照刚性节点的步骤进行重新推理-遍相关的公式出来，这是可以实现的，而且在李国强《半刚性节点结构设计》-书中做了相应推倒。