高層建筑鋼結(jié)構(gòu)-第六章節(jié)點設(shè)計

1、高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)v節(jié)點傳力應(yīng)簡捷、明確、可靠，其計算簡圖應(yīng)與實節(jié)點傳力應(yīng)簡捷、明確、可靠，其計算簡圖應(yīng)與實際受力一致；際受力一致；v節(jié)點應(yīng)具有足夠的強度、剛度，其承載力應(yīng)等于或節(jié)點應(yīng)具有足夠的強度、剛度，其承載力應(yīng)等于或高于構(gòu)件的承載力；高于構(gòu)件的承載力；v采取合理的細部構(gòu)造，使節(jié)點具有足夠的延性和韌采取合理的細部構(gòu)造，使節(jié)點具有足夠的延性和韌性；性；v簡化節(jié)點構(gòu)造，便于制作和安裝，經(jīng)濟合理。簡化節(jié)點構(gòu)造，便于制作和安裝，經(jīng)濟合理。1) 設(shè)計原則設(shè)計原則高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)v當(dāng)非抗震設(shè)防時，應(yīng)按結(jié)構(gòu)處于彈性受力階段設(shè)計當(dāng)非抗震設(shè)防時，應(yīng)按結(jié)構(gòu)處于彈性受力階段設(shè)計:v當(dāng)抗震設(shè)

2、防時，尚應(yīng)按結(jié)構(gòu)進入彈塑性階段設(shè)計當(dāng)抗震設(shè)防時，尚應(yīng)按結(jié)構(gòu)進入彈塑性階段設(shè)計:2) 設(shè)計方法設(shè)計方法節(jié)點連接的極限承載力應(yīng)高于構(gòu)件屈服承載力節(jié)點連接的極限承載力應(yīng)高于構(gòu)件屈服承載力節(jié)點處構(gòu)件塑性區(qū)的板件寬厚比應(yīng)滿足抗震規(guī)范要求節(jié)點處構(gòu)件塑性區(qū)的板件寬厚比應(yīng)滿足抗震規(guī)范要求應(yīng)有平面外隅撐防止節(jié)點附近的梁平面外失穩(wěn)應(yīng)有平面外隅撐防止節(jié)點附近的梁平面外失穩(wěn)節(jié)點連接的承載力應(yīng)高于構(gòu)件內(nèi)力設(shè)計值節(jié)點連接的承載力應(yīng)高于構(gòu)件內(nèi)力設(shè)計值抗側(cè)力構(gòu)件的節(jié)點連接的承載力設(shè)計值應(yīng)高于構(gòu)件的抗側(cè)力構(gòu)件的節(jié)點連接的承載力設(shè)計值應(yīng)高于構(gòu)件的承載力設(shè)計值；高強螺栓連接不得滑移承載力設(shè)計值；高強螺栓連接不得滑移下文下文重點高層

3、建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)3) 節(jié)點分類節(jié)點分類梁柱連接梁柱連接柱的拼接柱的拼接支撐節(jié)點連接支撐節(jié)點連接柱腳柱腳梁的拼接梁的拼接次梁與主梁的連接次梁與主梁的連接抗側(cè)力構(gòu)件的節(jié)點抗側(cè)力構(gòu)件的節(jié)點高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)1) 節(jié)點分類與構(gòu)造特點節(jié)點分類與構(gòu)造特點v梁與柱的剛性連接梁與柱的剛性連接高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)v梁端垂直于工字形柱腹板的剛性連接梁端垂直于工字形柱腹板的剛性連接高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)v梁與柱的半剛性連接梁與柱的半剛性連接高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)v梁與柱的鉸接連接梁與柱的鉸接連接高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)v柱兩側(cè)梁高不等時的剛性節(jié)點柱兩側(cè)梁高不等時的剛性節(jié)點高

4、層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)2) 梁柱剛性節(jié)點的非抗震設(shè)計梁柱剛性節(jié)點的非抗震設(shè)計典型剛性連接的承載力驗算典型剛性連接的承載力驗算v梁翼緣和腹板分別承擔(dān)彎矩和剪力原則梁翼緣和腹板分別承擔(dān)彎矩和剪力原則(方法一方法一)梁翼緣與柱翼緣的對接焊縫：梁翼緣與柱翼緣的對接焊縫：wtffffthtbM)(梁腹板的角焊縫：梁腹板的角焊縫：wfewfhlV2 M、V梁端彎矩和剪力設(shè)計值梁端彎矩和剪力設(shè)計值高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)v全截面受彎設(shè)計原則全截面受彎設(shè)計原則(方法二方法二)梁翼緣與柱翼緣的對接焊縫：梁翼緣與柱翼緣的對接焊縫：wtfffffthtbM)(梁腹板的角焊縫梁腹板的角焊縫(同時承受彎同時承受

5、彎曲正應(yīng)力和剪應(yīng)力曲正應(yīng)力和剪應(yīng)力)：wffffewfwewffhlVlhM222)/(2 , 3梁翼緣和腹板根據(jù)其剛度比分擔(dān)彎矩：梁翼緣和腹板根據(jù)其剛度比分擔(dān)彎矩：wfwwwfffIIIMMIIIMM高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)梁腹板與柱翼緣抗剪板采用梁腹板與柱翼緣抗剪板采用高強螺栓連接時，最外側(cè)螺高強螺栓連接時，最外側(cè)螺栓承受的剪力：栓承受的剪力：bviwvNnVyyMN9 . 02221考慮焊接熱影響對高強螺栓預(yù)拉力損失的影響系數(shù)考慮焊接熱影響對高強螺栓預(yù)拉力損失的影響系數(shù)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)23530yccwfht 節(jié)點無水平加勁肋時的柱腹板的驗算節(jié)點無水平加勁肋時的柱腹板的驗

6、算cebfbwbfbcwefbfAtfAftbcbfbcffAt4 . 0高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)在梁的受壓翼緣處，柱腹板的厚度在梁的受壓翼緣處，柱腹板的厚度tw應(yīng)同時滿足：應(yīng)同時滿足： 局部承壓條件：局部承壓條件： 局部穩(wěn)定條件：局部穩(wěn)定條件：在梁的受拉翼緣處，柱翼緣板的厚度在梁的受拉翼緣處，柱翼緣板的厚度tc按強度計算應(yīng)滿按強度計算應(yīng)滿足：足：cebfbwfbfAt23530yccwfht cbfbcffAt4 . 0式中：式中：Afb為梁受壓、受拉翼緣的截面面積；為梁受壓、受拉翼緣的截面面積；fc、 fb 為柱、梁鋼為柱、梁鋼材強度設(shè)計值；材強度設(shè)計值；be為集中力作用下柱腹板計算高

7、度邊緣處為集中力作用下柱腹板計算高度邊緣處的壓應(yīng)力假定分布長度，的壓應(yīng)力假定分布長度，betb5hy tb5(tc+ hf)； fyc為為柱鋼材屈服點。柱鋼材屈服點。高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點有水平加勁肋時柱腹板的驗算節(jié)點有水平加勁肋時柱腹板的驗算vwcbbbfthhMM3421高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點域腹板剪切強度的驗算：節(jié)點域腹板剪切強度的驗算：vpbbfVMM3421式中：式中：fv為鋼材抗剪強度設(shè)計值；為鋼材抗剪強度設(shè)計值；Vp為節(jié)點域腹板體積，為節(jié)點域腹板體積，當(dāng)柱為工字形截面時：當(dāng)柱為工字形截面時：Vphbhctw，箱形截面時：，箱形截面時： Vp1.8hbhctw。

8、為防止節(jié)點域局部失穩(wěn)，節(jié)點域板厚應(yīng)滿足：為防止節(jié)點域局部失穩(wěn)，節(jié)點域板厚應(yīng)滿足：90bcwhht高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)3)梁柱剛性節(jié)點的抗震設(shè)計梁柱剛性節(jié)點的抗震設(shè)計節(jié)點承載力驗算，應(yīng)按下述兩步進行：節(jié)點承載力驗算，應(yīng)按下述兩步進行： 彈性驗算：彈性驗算： 極限承載力驗算：極限承載力驗算：GbnpjupjjuVlMVMM)/2(2 . 1抗側(cè)力構(gòu)件的節(jié)點連接的承載力設(shè)計值應(yīng)不小于抗側(cè)力構(gòu)件的節(jié)點連接的承載力設(shè)計值應(yīng)不小于構(gòu)件的承載力設(shè)計值；高強螺栓連接不得滑移構(gòu)件的承載力設(shè)計值；高強螺栓連接不得滑移高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)Mu、 Mp按抗拉強度和屈服強度下限計算：按抗拉強度和屈服強度

9、下限計算：yppujpjufWMfWM式中：式中：Wpj連接的塑性抵抗矩連接的塑性抵抗矩 Wp被連接構(gòu)件的塑性抵抗矩被連接構(gòu)件的塑性抵抗矩 fu連接的抗拉強度下限連接的抗拉強度下限 fy鋼材的屈服強度鋼材的屈服強度類似于對形心類似于對形心軸的面積矩軸的面積矩高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)矩形截面：矩形截面：工字形截面：工字形截面：箱形截面：箱形截面：24141212bhhhbWpWp的計算方法的計算方法)(4/)2( )2/2/(2)2(4122fffwfffwpthbtthtthbtthtW)(2/)2( )2/2/(2)2(41222fffwfffwpthbtthtthbtthtW高層建筑鋼

10、結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)當(dāng)工字形梁翼緣用對接焊縫、腹板用角焊縫連接時：當(dāng)工字形梁翼緣用對接焊縫、腹板用角焊縫連接時：3/23/241)(2uwejuuweuffjuflhVflhfthAMMu、Vu的計算方法的計算方法式中：式中：Af梁一個翼緣的截面積；梁一個翼緣的截面積；he角焊縫的有效厚度；角焊縫的有效厚度；lw角焊縫的有效長度；角焊縫的有效長度； fu焊縫抗拉強度下限。焊縫抗拉強度下限。簡化計算時，簡化計算時，可忽略可忽略高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)當(dāng)梁翼緣用對接焊縫、腹板用高強螺栓連接時：當(dāng)梁翼緣用對接焊縫、腹板用高強螺栓連接時： , min)()(bcubvujubvuiuffjunNnN

11、VNlfthAM式中：式中：Nvub、Ncub一個高強螺栓的一個高強螺栓的最大抗剪強度和對應(yīng)的板件極最大抗剪強度和對應(yīng)的板件極限承壓強度：限承壓強度：ubcubcububefbvuftdftdNfAnN5 . 158. 0簡化計算時，簡化計算時，可忽略可忽略fub高強螺栓最小抗拉強度；高強螺栓最小抗拉強度；li螺栓群形心線兩側(cè)一對螺栓的距離。螺栓群形心線兩側(cè)一對螺栓的距離。 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)純框架節(jié)點處的強柱弱梁條件純框架節(jié)點處的強柱弱梁條件)()/(ybpbcycpcfWANfW式中：式中：Wpc、Wpb分別為節(jié)點處柱和梁的截面塑性模量；分別為節(jié)點處柱和梁的截面塑性模量；N為柱軸

12、向壓力設(shè)計值；為柱軸向壓力設(shè)計值；Ac為柱截面面積；為柱截面面積；為為超強系數(shù)，一級超強系數(shù)，一級1.15、二級、二級1.10、三級、三級1.05高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點域承載力驗算：節(jié)點域承載力驗算：vppbpbfVMM)34(/ )(21式中：式中：Mpb1、Mpb2為節(jié)點兩側(cè)梁的全塑性受彎承載力為節(jié)點兩側(cè)梁的全塑性受彎承載力 4/3由于邊緣構(gòu)件的存在導(dǎo)致的腹板抗剪強度增大系數(shù)由于邊緣構(gòu)件的存在導(dǎo)致的腹板抗剪強度增大系數(shù) 為折減系數(shù)，三、四級取為折減系數(shù)，三、四級取0.6，一、二級取，一、二級取0.7 (太厚不太厚不 利于吸收地震能量，太薄又會增大側(cè)移利于吸收地震能量，太薄又會增大

13、側(cè)移)亦應(yīng)滿足節(jié)點域不失去局部穩(wěn)定的板厚要求亦應(yīng)滿足節(jié)點域不失去局部穩(wěn)定的板厚要求REvpbbfVMM/)3/4(/ )(21高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)4)梁柱剛性節(jié)點的設(shè)計例題梁柱剛性節(jié)點的設(shè)計例題大連遠洋大廈大連遠洋大廈A座鋼結(jié)構(gòu)某節(jié)點設(shè)計（座鋼結(jié)構(gòu)某節(jié)點設(shè)計（7度）度）H型梁與箱形柱栓焊混合連接型梁與箱形柱栓焊混合連接(Q345鋼鋼)柱截面：柱截面：700 x700 x50，fy295MPa梁截面：梁截面：H500 x220 x12x25 ，fy325MPa梁柱梁柱fu490MPa，梁凈跨度，梁凈跨度ln=8.3m梁翼緣完全焊透的坡口對焊，梁翼緣完全焊透的坡口對焊，E50，二，二級，級

14、， ftw295MPa， fuw490MPa；梁腹板用梁腹板用10.9級高強螺栓摩擦型連接，級高強螺栓摩擦型連接，噴砂噴砂=0.4，M22，預(yù)緊力，預(yù)緊力P=190kN。梁的承載力設(shè)計值梁的承載力設(shè)計值M655kNm、V298kN，梁橫向荷載設(shè)計值，梁橫向荷載設(shè)計值VGb=220kN高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)1)26/7 .250)25500(2522010655)(mmNthbtMff焊縫強度梁翼緣完全焊透的對接滿足要求。 /2952mmNfwt2)kNPnNfbv4 .681904 . 019 . 09 . 0設(shè)計值：每個高強螺栓的承載力螺栓連接計算梁腹板與柱之間的高強高強螺栓。個實際取

15、個所需螺栓數(shù)目：22M5 ,8 . 44 .689 . 02989 . 0bvNVn考慮焊接熱影響對高強螺栓預(yù)拉力損失的影響系數(shù)考慮焊接熱影響對高強螺栓預(yù)拉力損失的影響系數(shù)A彈性階段驗算高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)mmfndlVtv5 . 6165)245400(10298)(30腹板連接板厚度：。實際取mm12B算節(jié)點抗震極限承載力驗mkNNlfthbtMbvuiwuffju1362)75150(10008 .1822490)25500(25220)(mkNfWMypp104732532200003254/45012)5 .12250(2522022求。極限彎曲承載力滿足要 13611047

16、3 . 11362mkNMMpjjukNfAnNbubefbvu8 .182104030358. 058. 0高強螺栓高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)kNfAVuwnu1125490)245450(1258. 0 58. 0 1限抗剪承載力梁腹板凈截面面積的極kNfAVuPLnu9 .95449012)245400(58. 058. 0 2的極限抗剪承載力腹板連接板凈截面面積kNftndVkNfAnnVbcuububefu2 .9704905 . 112225 8 .913104030358. 0558. 0 43限抗剪承載力腹板連接高強螺栓的極求極限抗剪承載力滿足要kNVlMkNVVVVVGbn

17、puuuuju7 .5222203 . 8/104722 . 1)/2(2 . 1 8 .913,min4321高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)C371043. 250)502700()252500(8 . 18 . 1 mmthhVwcbp節(jié)點域彈性階段驗算：滿足要求 /27675. 0/155) 3/4(/) 3/4(/9 .53)1043. 2/(10)655655(/ )(227621mmNfmmNVMMREvpbb滿足節(jié)點域局部穩(wěn)定驗算： 7 .1190/ )600450(90/ )(50cbwhht滿足：節(jié)點域屈服承載力驗算 /207155) 3/4() 3/4(/7 .51)1043

18、. 2/(10)10471047(6 . 0/ )(227621mmNfmmNVMMvppbpb高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)1) 柱的截面形式柱的截面形式高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)2) 柱柱接頭柱柱接頭v部分熔透焊縫部分熔透焊縫（用于非抗震結(jié)構(gòu)）（用于非抗震結(jié)構(gòu)）高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)v箱形截面的工地焊接箱形截面的工地焊接高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)v工地接頭的安裝耳板工地接頭的安裝耳板高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)v變截面處構(gòu)造變截面處構(gòu)造H鋼邊柱鋼邊柱H鋼中柱鋼中柱高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)箱形邊柱箱形邊柱箱形中柱箱形中柱高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)非抗震結(jié)構(gòu)也可采用以下的變截面構(gòu)

19、造非抗震結(jié)構(gòu)也可采用以下的變截面構(gòu)造高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)v箱形柱與十字形柱的連接箱形柱與十字形柱的連接高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)1) 梁梁的鉸接連接梁梁的鉸接連接v次梁與主梁的疊接次梁與主梁的疊接高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)v次梁與主梁的平接次梁與主梁的平接高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)2) 梁梁的剛接梁梁的剛接高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)我國規(guī)范?。何覈?guī)范?。涸O(shè)置側(cè)向支承點的必要性：設(shè)置側(cè)向支承點的必要性： 保證梁上塑性鉸轉(zhuǎn)動過程中，不出現(xiàn)梁的整體失穩(wěn)。保證梁上塑性鉸轉(zhuǎn)動過程中，不出現(xiàn)梁的整體失穩(wěn)。側(cè)向支承桿件（次梁或隅撐）的要求：側(cè)向支承桿件（次梁或隅

20、撐）的要求： 要有足夠的強度和剛度。要有足夠的強度和剛度。受壓區(qū)受壓區(qū)受拉區(qū)受拉區(qū)視為壓桿，不受受拉區(qū)約束：視為壓桿，不受受拉區(qū)約束：支承側(cè)向力支承側(cè)向力F(1%3%)Afy/23) 梁的側(cè)向隅撐梁的側(cè)向隅撐)6.00( 02. 0消能梁段yffAF 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)4) 鋼梁洞口的補強鋼梁洞口的補強高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)1) 埋入式柱腳受力特點埋入式柱腳受力特點鋼柱底端直接埋入基礎(chǔ)梁或地下室墻體鋼柱底端直接埋入基礎(chǔ)梁或地下室墻體傳力方式傳力方式軸力軸力的的1/3由底板由底板直接傳給基礎(chǔ)，其直

21、接傳給基礎(chǔ)，其他由栓釘承擔(dān)。他由栓釘承擔(dān)。彎矩彎矩靠與混凝土壁靠與混凝土壁的擠壓力平衡。的擠壓力平衡。高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)2) 埋入式柱腳構(gòu)造埋入式柱腳構(gòu)造高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)3) 外包式柱腳的受力特點外包式柱腳的受力特點柱底端擱置在基礎(chǔ)頂面，基礎(chǔ)伸出柱底端擱置在基礎(chǔ)頂面，基礎(chǔ)伸出鋼筋混凝土短柱將柱腳包住。鋼筋混凝土短柱將柱腳包住。鋼柱與基礎(chǔ)鉸接時，軸壓力通過底鋼柱與基礎(chǔ)鉸接時，軸壓力通過底板和栓釘傳給基礎(chǔ)；軸拉力通過底板和栓釘傳給基礎(chǔ)；軸拉力通過底板外伸邊緣和錨栓傳給基礎(chǔ)。板外伸邊緣和錨栓傳給基礎(chǔ)。鋼柱與基礎(chǔ)剛接時，彎矩與剪力全部由外包鋼筋混凝鋼柱與基礎(chǔ)剛接時，彎矩與剪力全部由外包鋼筋混凝土短柱承擔(dān)，再傳給基礎(chǔ)。土短柱承擔(dān)，再傳給基礎(chǔ)。栓釘起著至關(guān)重要的作用。栓釘起著至關(guān)重要的作用。高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu) 4) 外包式柱腳構(gòu)造外包式柱腳構(gòu)造高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)5) 鋼柱腳的連接承載