节点设计原理钢结构课件

1、节点设计原理钢结构1节点设计原理钢结构2一、节点的设计原则一、节点的设计原则明确的传力路线和可靠的构造保证便于制作、运输和安装（就位和调整）经济合理应防止厚钢板层状撕裂zyx钢板受撕裂情况 如图，通过轧制而成的钢板，三个方向的机械性能均不相同，其中z向（厚度方向）最差，特别是塑性和韧性 节点设计原理钢结构3二、二、主次梁的相互连接主次梁的相互连接（叠接、平接叠接、平接）为防止受扭，宜采用铰接方法次梁与主梁的简支连接（铰接、刚接铰接、刚接）节点设计原理钢结构4节点设计原理钢结构5次梁高度较小时与主梁的连接次梁高度较小时与主梁的连接次梁与主梁的刚性连接次梁与主梁的刚性连接节点设计原理钢结构6特点：

2、构造简单、安装方便，特点：构造简单、安装方便，但专用空间大但专用空间大节点设计原理钢结构7hmn 节点设计原理钢结构8三、梁与柱的连接三、梁与柱的连接铰铰接接柱顶面铰接柱顶面铰接柱侧面铰接柱侧面铰接柱柱顶顶面面铰铰接接节点设计原理钢结构9柱侧面铰接柱侧面铰接节点设计原理钢结构10梁与柱侧铰接连接：a梁反力较小情况b梁反力较大情况承托节点设计原理钢结构11梁与柱的刚性连接梁与柱的刚性连接节点设计原理钢结构12节点设计原理钢结构13节点设计原理钢结构14节点设计原理钢结构15半刚性连接介于刚性和铰接之间，有较大的延性和吸能性能用于低烈度地震区，层数不多的钢框架梁-柱端板连接节点设计原理钢结构16节

3、点设计原理钢结构17铰接连接梁可绕节点转动，节点不能传递弯矩m连接方法简单，施工方便当不考虑钢框架抵抗水平力时，可以考虑铰接梁-柱的柔性连接节点设计原理钢结构182 2、柱柱节点、柱柱节点宽翼缘工字型矩型管截面a a、柱截面、柱截面热轧宽翼缘工字型截面焊接的工字型截面四块钢板通过焊接而成b b、柱腹板、翼缘之间的焊接构造、柱腹板、翼缘之间的焊接构造 焊接的工字型截面角焊缝，承受腹板、翼缘之间的竖向剪力节点设计原理钢结构19 焊接的矩形管截面a、当不考虑抗震要求时部分熔透的 “ v ” 型熔透的“ u ” 型转角处焊缝hf 1/3 t; hf 14 mm箱形柱角部组合焊缝箱形柱角部组合焊缝（a）

4、部分熔透焊缝； （b）全熔透焊缝见详图节点设计原理钢结构20c c、柱接头做法、柱接头做法 不考虑抗震要求a、柱上下两段应设置耳板， 厚度大于10mm宽翼缘工字型矩型管截面设于柱翼缘两相对的翼缘上节点设计原理钢结构21节点设计原理钢结构22节点设计原理钢结构23节点设计原理钢结构24b、柱接头处采用部分焊透的单边 “ v ” “ j ” 型坡口 c、柱接头位置一般在梁上1.0-1.3m处，以方便施工部分焊透焊缝部分焊透焊缝工形柱工地拼接工形柱工地拼接铣 平铣 平高强度螺栓铣平节点设计原理钢结构25节点设计原理钢结构26 柱的变截面连接a、 尽量不改变截面高度而改变翼缘厚度b、若改变截面高度，则

5、做法如图c、变截面位置一般位于接头部位节点设计原理钢结构27柱的变截面连接（1）节点设计原理钢结构28柱的变截面连接（2）节点设计原理钢结构29c c、主梁的侧向隅撑、主梁的侧向隅撑为防止主梁塑性区侧向失稳，设置隅撑距离柱轴线1/81/10梁跨处设置设置在梁的下翼缘设置方法梁的侧向隅撑梁的侧向隅撑设 于 梁 下 翼 缘节点设计原理钢结构30节点设计原理钢结构314 4、墙梁节点、墙梁节点a a、钢梁与砼墙的连接、钢梁与砼墙的连接采用铰接，承受拉力和剪力钢梁与混凝土墙连接钢梁与混凝土墙连接 钢梁与混凝土墙的简支连接钢梁与混凝土墙的简支连接节点设计原理钢结构32b b、钢梁与砼梁的连接、钢梁与砼梁

6、的连接钢梁与混凝土梁的连接钢梁与混凝土梁的连接加密箍筋混凝土梁节点设计原理钢结构33节点设计原理钢结构34节点设计原理钢结构35轴压柱柱头和柱脚轴压柱柱头和柱脚一、柱头（梁与柱的连接一、柱头（梁与柱的连接铰接铰接）（一）连接构造（一）连接构造 为了使柱子实现轴心受压，并安全将荷载传至基础，为了使柱子实现轴心受压，并安全将荷载传至基础，必须合理构造柱头、柱脚。必须合理构造柱头、柱脚。 设计原则是：传力明确、过程简洁、经济合理、设计原则是：传力明确、过程简洁、经济合理、安全可靠，并具有足够的刚度且构造又不复杂。安全可靠，并具有足够的刚度且构造又不复杂。节点设计原理钢结构36（二）、传力途径（二）、

7、传力途径传力路线：传力路线：梁梁 突缘突缘 柱顶板柱顶板 加劲肋加劲肋 柱身柱身焊缝焊缝垫板垫板焊缝焊缝焊缝焊缝柱顶板柱顶板加劲肋加劲肋柱柱梁梁梁梁突缘突缘垫板垫板填板填板填板填板构造螺栓构造螺栓节点设计原理钢结构37（三）、柱头的计算（三）、柱头的计算(1)(1)梁端局部承压计算梁端局部承压计算梁设计中讲授梁设计中讲授(2)(2)柱顶板柱顶板 平面尺寸超出柱轮平面尺寸超出柱轮廓尺寸廓尺寸15-20mm15-20mm，厚度不，厚度不小于小于14mm14mm。（3 3）加劲肋）加劲肋 加劲肋与柱腹板的连接焊缝按承受剪力加劲肋与柱腹板的连接焊缝按承受剪力v=n/ /2和弯矩和弯矩m=nl l/ /

8、4计算。计算。n/2l l/2l l15-20mm15-20mm15-20mm15-20mmt14mmt14mm节点设计原理钢结构38二、柱脚二、柱脚（一）柱脚的型式和构造（一）柱脚的型式和构造 实际的铰接实际的铰接柱脚型式有以下几种：柱脚型式有以下几种：1、轴承式柱脚、轴承式柱脚 制作安装复杂，费钢材，但与制作安装复杂，费钢材，但与力学符合较好。力学符合较好。枢轴枢轴节点设计原理钢结构392 2、平板式柱脚、平板式柱脚xyn靴梁靴梁隔板隔板底板底板隔板隔板锚栓锚栓柱柱节点设计原理钢结构40 锚栓用以固定柱脚位置，沿轴线布置锚栓用以固定柱脚位置，沿轴线布置2 2个，直径个，直径20-24mm2

9、0-24mm。肋板肋板b1节点设计原理钢结构41（二）柱脚计算（二）柱脚计算1.1.传力途径传力途径柱 靴梁 底板 混凝土基础隔板（肋板）实际计算不考虑实际计算不考虑c cc ca a1 1b bt t1 1t t1 1l la ab b1 1靴梁靴梁隔板隔板底板底板隔板隔板锚栓锚栓柱柱n节点设计原理钢结构422.2.柱脚的计算柱脚的计算(1)(1)底板的面积底板的面积 假设基础与底板间的假设基础与底板间的压应力均匀分布。压应力均匀分布。式中：式中：f fc c-混凝土轴心抗压设计强度；混凝土轴心抗压设计强度；l l-基础混凝土局部承压时的强度提高系数。基础混凝土局部承压时的强度提高系数。 f

10、 fc c 、l l均按均按混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范取值。取值。a an n底版净面积，底版净面积，a an n =b =bl-al-a0 0。a ao o-锚栓孔面积，一般锚栓孔直径为锚栓直径的锚栓孔面积，一般锚栓孔直径为锚栓直径的 1 11.51.5倍。倍。)634( clnfna c cc ca a1 1b bt t1 1t t1 1a ab b1 1靴梁靴梁隔板隔板底板底板l l节点设计原理钢结构43a a1 1 构件截面高度；构件截面高度；t t1 1 靴梁厚度一般为靴梁厚度一般为101014mm14mm；c c 悬臂宽度，悬臂宽度，c=3c=34 4倍螺栓直倍螺栓直 径

11、径d d，d=2024mm，则则 l l 可求。可求。(2)(2)底板的厚度底板的厚度 底板的厚度，取决于受力大小，可将其分为不同底板的厚度，取决于受力大小，可将其分为不同受力区域：一边受力区域：一边( (悬臂板悬臂板) )、两边、三边和四边支承板。、两边、三边和四边支承板。 一边支承部分（悬臂板）一边支承部分（悬臂板）)644(221 cqmnanq ctab2211 c cc ca a1 1b bt t1 1t t1 1a ab b1 1l l节点设计原理钢结构44 二相邻边支承部分：二相邻边支承部分： )654(222 aqm - -对角线长度；对角线长度； -系数，与系数，与 有关。有

12、关。 2a22/ab式中：式中：b b2 2/a/a2 20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.20.0260.0420.0560.0720.0850.0920.1040.1110.1200.125c cc ca a1 1b bt t1 1t t1 1a ab b1 1l la a2 2b b2 2节点设计原理钢结构45 三边支承部分：三边支承部分： )664(213 aqm - -自由边长度；自由边长度； -系数，与系数，与 有关。有关。 1a11/ab式中：式中：c cc ca a1 1b bt t1 1t t1 1a ab b1 1l l当当b b1 1/a/a1 1

13、0.30.3时，可按悬臂长度为时，可按悬臂长度为b b1 1的悬臂板计算。的悬臂板计算。b b1 1/a/a1 10.30.40.50.60.70.80.91.01.11.20.0260.0420.0560.0720.0850.0920.1040.1110.1200.125节点设计原理钢结构46 四边支承部分：四边支承部分： )674(24 aqm 式中：式中： a-四边支承板短边长度；四边支承板短边长度； b-四边支承板长边长度；四边支承板长边长度； 系数，与系数，与b/a有关。有关。 )684(146maxmax4321max mmfmtmmmmm故故，底底板板厚厚：，取取b/a1.01.

14、11.21.31.41.51.61.71.81.92.03.04.00.0480.0550.0630.0690.0750.0810.0860.0910.0950.0990.1010.1190.125c cc ca a1 1b bt t1 1t t1 1a ab b1 1l l节点设计原理钢结构47(3)(3)靴梁的设计靴梁的设计a a、靴梁的最小厚度不宜小于、靴梁的最小厚度不宜小于10mm10mm，高度由其与柱间的，高度由其与柱间的焊缝（焊缝（4 4条）长度确定。条）长度确定。c cc ca a1 1b bt t1 1t t1 1a ab b1 1l l靴梁靴梁h ha afwffwhfhnl

15、607 . 04 的倍数。的倍数。且取且取所以：所以：102fwahlh 节点设计原理钢结构48q ql lhal lrrb b、靴梁的截面验算、靴梁的截面验算erllqm 2fhtmwma 216 抗抗弯弯：rlqv vafhtvitvs 115 . 1 抗抗剪剪： 按支承在柱边的双悬臂外伸梁受均布反力作用。按支承在柱边的双悬臂外伸梁受均布反力作用。c cc ca a1 1b bt t1 1t t1 1a ab b1 1l ll le情情况况计计算算。为为线线荷荷载载，按按实实际际上上式式中中的的 q m节点设计原理钢结构49(4)(4)隔板的计算隔板的计算 隔板的厚度不得小于其宽隔板的厚度

16、不得小于其宽度的度的1/501/50，高度由计算确定，高度由计算确定，且略小于靴梁的高度。且略小于靴梁的高度。 隔板可视为简支于靴梁的隔板可视为简支于靴梁的简支梁，负荷范围如图。简支梁，负荷范围如图。c cc ca a1 1b bt t1 1t t1 1a ab b1 1l lh ha a隔板隔板h h1 1qh h1 1a a1 1)(27 . 05 . 011111取取整整fwwffwhlhfhaql 节点设计原理钢结构50隔板截面验算：隔板截面验算：fhtmwm 2126 抗抗弯弯：vfhtvitvs 1225 . 1 抗抗剪剪：qh h1 1a a1 1)(502812121取取整整ataqvaqm 式中：式中：(5)(5)靴梁及隔板与底板间的焊缝的计算靴梁及隔板与底板间的焊缝的计算 按正面角焊缝，承担全部轴力计算，焊脚尺寸由按正面角焊缝，承担全部轴力计算，焊脚尺寸由构造确定。构造确定。wfwffflhn 7 . 0 节点设计原理钢结构51柱脚零件间的焊缝布置柱脚零件间的焊缝布置焊缝布置原则：焊缝布置原则：考虑施焊的方便与可能考虑施焊的方便与可能节点设计原理钢