轻钢屋盖结构节点设计与施工探讨

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1、轻钢屋盖结构节点设计与施工探讨（1.中国市政工程西北设计研究院有限公司北京工程设计咨询分院，北京，100037）　　（2.廊坊京御房地产开发有限公司北京分公司，北京，100039）　　　　【】钢结构工程中，梁柱连接节点起到传递弯距和剪力的作用。节点的施工处理的好与坏直接影响结构在荷载作用下的整体性能以及单个构件的受力及安全。结合工程实例介绍了梁柱连接节点的形式及其设计、施工要点。　　【关键词】轻钢屋盖；节点；施工　　0前言　　轻型钢结构在工业厂房、仓库、集贸市场、商业建筑中越来越得到人们的青睐。轻型钢结构采用的是轻型材料，因此钢材消耗量低。在目前轻型屋盖中，以门式钢架应用较多。门式刚架

2、中，采用轻型焊接变截面工形柱和分段变截面工形梁并利用腹板屈曲后强度，是降低其用钢量的有效措施。目前，PKPM系列软件已经能进行轻型钢结构门式刚架的分析计算、截面优化设计、节点设计和施工图绘制。　　1节点设计要点　　钢结构梁柱是钢结构建筑中常用的结构体系,其中梁柱节点连接是保证钢结构安全的重要部位,节点设计是否恰当,不仅影响到结构承载力的可靠性和安全性,还会对结构构件的加工制作与工地安装的质量造成影响,并直接影响结构造价,因此节点设计是整个结构设计的关键环节。　　按照梁柱连接的转动刚度与连接构造之间的关系，将梁柱连接节点分为刚性连接、柔性连接（铰支连接）、半刚性连接三种；　　在工程实践中

3、，如何判别一个节点属于刚性、半刚性或铰接连接主要是看其转动刚度,刚性连接应不会产生明显的连接夹角变形，即连接夹角变形对结构抗力的减低应不超过。　　采用铰接时构造简单，但刚度和耗能性能差，结构的抗风性和抗震性不佳；采用刚性连接时受力性能好，但构造复杂，施工难度大，难以保证施工质量；而采用半刚性连接时，则兼有刚接和铰接的长处，它可以降低梁跨中弯矩，提高结构的侧向刚度，承载性能好。另外从施工角度讲，构造简单，施工快捷，质量比较容易得到保证。而且从经济方面考虑，在钢结构建筑中采用半刚性连接，和传统的需要大量焊接的刚性连接相比，制作和安装简易而迅速，从而能够节约用钢量，降低工程的造价。　　门式刚

4、架端板连接节点主要承受的是弯矩和剪力。在我国，对这类端板连接设计采用的是传统的方法：认为螺栓受力为三角形分布，利用平衡原理分析螺栓的受力，然后进行其它部分的设计验算。　　在钢结构框架的传统分析与设计中，为简化分析设计过程，梁柱连接被认作理想的铰接连接或完全的刚性连接，并且认为：连接对转动约束达到理想刚接的以上，可视为刚接；在外力作用下，柱梁轴线夹角的改变量达到理想铰接的80%以上的连接视为铰接。采用理想铰接的假定，将意味着梁与柱之间没有弯矩的传递，就转动而论，用铰连在一起的梁和柱将相互独立地转动。　　在PKPM中翼缘和腹板按抗弯刚度比例分配所需负担的弯矩，而剪力全部由腹板承受。门式刚架

5、梁柱连接节点通常作为刚接节点进行计算和设计，一般采用高强度螺栓端板的连接形式。端板连接是轻钢门式刚架中梁柱连接和拼接节点的主要方式，是利用构件端部焊接端板与另一构件的端板或柱翼缘连接的节点形式。这样翼缘采用焊接，腹板采用摩擦型高强螺栓连接，螺栓数量多，造成施工时不便。由于构件验算和节点验算的计算方法上有所不同，节点设计是分部分来验算的。而且对于验算时取的截面特性也不一样，节点设计时取的是精确的毛截面。最关键的地方是节点设计时需要判断截面形式，如果该截面翼缘够强的话，程序就自动按常用设计法设计，此时翼缘承担所有弯矩，和实际翼缘按惯性矩分配弯矩就会大不少，自然就会出现超限问题。　　2某轻钢

6、结构工程节点的施工　　2.1工程概况　　某加工厂厂房，跨度22m，屋面为轻质采钢瓦，钢结构用钢采用Q235钢；梁的端板法兰式连接、主框架梁柱连接等钢架构件现场连接采用10.9级摩擦型高强度螺栓，构件接触面采用表面机械除锈，除锈等级为Sa2.5，摩擦系数≥0.35，不得有油污、不得刷油漆。表面喷涂强力锌两道作防腐处理，厚度80微米；框架梁柱上下翼缘板，腹板的拼接采用加引弧板的对拉焊接，三者的对接焊应错开200mm以上，构件主材的拼接，翼缘、腹板与端板、柱脚、牛腿的连接，梁翼缘与柱、与梁的刚性连接，皆采用熔透对接焊缝，焊缝质量检验级别为二级。　　2.2节点设计及施工要点　　梁柱连接节点设计

7、是钢框架结构设计的重点,也是难点,因此,常常引起设计人员的足够重视就不足为奇了。设计中要在借鉴　　以往成功经验的同时,通过不断优化、完善梁柱连接节点设计,使节点设计与整体结构相协调。本工程因屋面悬挂荷载较大（最大300KN）因此，在在钢结构节点设计中应在如下方面引起足够的重视:①注意节点受力,减少应力集中,避免钢材三向受拉;②节点连接应设计成强节点、弱构件,不使结构因连接较弱而破坏;③节点连接应按地震组合内力进行弹性设计,并对连接的极限承载力进