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    结构上的节点时结构系统的一个重要元素,一般而言,构材会受限于生产或运送的最大尺寸,所以将两个以上的固定体连结起来的构件称为结构节点。

    一、节点的选择

    钢结构的节点形式多种多样,如何选择合适的节点,应遵循以下几个要求:

    1. 钢结构节点设计应根据结构的重要性、受力特点、荷载情况和工作环境等因素选用节点形式、材料与加工工艺。

    2. 节点设计应满足承载力极限状态要求,传力可靠,减少应力集中。

    3. 节点构造应符合结构计算假定,当构件在节点偏心相交时,尚应考虑局部弯矩的影响。

    4. 构造复杂的重要节点应通过有限元分析确定其承载力,并宜进行试验验证。

    5. 节点构造应便于制作、运输、安装、维护,防止积水、积尘,并应采取防腐与防火措施。

    6. 拼接节点应保证被连接构件的连续性。

    二、连接板

    连接板,是使相分离的两个或是多个结构件,连接为一个整体的结构件。它的样式结构非常多有矩形板、多边板、异形板等等,种类一般有隅撑连接板,系杆连接板,水水平支撑连接板,柱间支撑连接板几种。

    1. 在选择连接板时,应对节点板在拉、剪作用下的承载力进行验算;

    2. 桁架节点板(杆件轧制T形和双板焊接T形截面者除外)的强度也可用有效宽度法进行计算,当用螺栓(或铆钉)连接时,应减去孔径,孔径应取比螺栓(或铆钉)标称尺寸大4mm。

    3. 桁架节点板在斜腹杆压力作用下的稳定性可用下列方法进行计算:

    (1)对有竖腹杆相连的节点板,当c/t≤15εk时,可不计算稳定,否则应进行稳定计算,在任何情况下,c/t不得大于22εk,c为受压腹杆连接肢端面中点沿腹杆轴线方向至弦杆的净距离;

    (2)对无竖腹杆相连的节点板,当c/t≤10εk时,节点板的稳定承载力可取为0.8betf;当c/t>10εk时,应按规定进行稳定计算,但在任何情况下,c/t不得大于17.5εk。

    4. 计算桁架节点板时,应符合下列规定:

    (1)节点板边缘与腹杆轴线之间的夹角不应小于15°;

    (2)斜腹杆与弦杆的夹角应为30°~60°;

    (3)节点板的自由边长度lf与厚度t之比不得大于60εk。

    5. 垂直于杆件轴向设置的连接板或梁的翼缘采用焊接方式与工字形、H形或其他截面的未设水平加劲肋的杆件翼缘相连,形成T形接合时,其母材和焊缝均应根据有效宽度进行强度计算。

    6. 杆件与节点板的连接焊缝宜采用两面侧焊,也可以三面围焊,所有围焊的转角处必须连续施焊;弦杆与腹杆、腹杆与腹杆之间的间隙不应小于20mm,相邻角焊缝焊趾间净距不应小于5mm。

    7.节点板厚度宜根据所连接杆件内力的计算确定,但不得小于6mm。节点板的平面尺寸应考虑制作和装配的误差。

    三、梁柱连接节点

    1. 梁柱连接节点可采用栓焊混合连接、螺栓连接、焊接连接、端板连接、顶底角钢连接等构造。

    2. 梁柱采用刚性或半刚性节点时,节点应进行在弯矩和剪力作用下的强度验算。

    3.当梁柱采用刚性连接,对应于梁翼缘的柱腹板部位设置横向加劲肋时,节点域应符合下列规定:

    (1)当横向加劲肋厚度不小于梁的翼缘板厚度时,节点域的受剪正则化宽厚比λn,s不应大于0.8;对单层和低层轻型建筑,λn,s不得大于1.2。

    (2)节点域的承载力应满足规范要求。

    (3)节点域的受剪承载力fps应据节点域受剪正则化宽厚比λn,s计算;

    (4)当节点域厚度不满足以上要求时,对H形截面柱节点域可采用补强措施有加厚节点域的柱腹板,腹板加厚的范围应伸出梁的上下翼缘外不小于150mm;或节点域处焊贴补强板加强,补强板与柱加劲肋和翼缘可采用角焊缝连接,与柱腹板采用塞焊连成整体,塞焊点之间的距离不应大于较薄焊件厚度的21εk倍;或者设置节点域斜向加劲肋加强。

    4. 梁柱刚性节点中当工字形梁翼缘采用焊透的T形对接焊缝与H形柱的翼缘焊接,同时对应的柱腹板未设置水平加劲肋时,柱翼缘和腹板厚度应符合规范要求。

    5. 采用焊接连接或栓焊混合连接(梁翼缘与柱焊接,腹板与柱高强度螺栓连接)的梁柱刚接节点,其构造应符合下列规定:

    (1)H形钢柱腹板对应于梁翼缘部位宜设置横向加劲肋,箱形(钢管)柱对应于梁翼缘的位置宜设置水平隔板。

    (2)梁柱节点宜采用柱贯通构造,当柱采用冷成型管截面或壁板厚度小于翼缘厚度较多时,梁柱节点宜采用隔板贯通式构造。

    (3)节点采用隔板贯通式构造时,柱与贯通式隔板应采用全熔透坡口焊缝连接。贯通式隔板挑出长度l宜满足25mm≤l≤60mm;隔板宜采用拘束度较小的焊接构造与工艺,其厚度不应小于梁翼缘厚度和柱壁板的厚度。当隔板厚度不小于36mm时,宜选用厚度方向钢板。

    (4)梁柱节点区柱腹板加劲肋或隔板应符合下列规定:

    1)横向加劲肋的截面尺寸应经计算确定,其厚度不宜小于梁翼缘厚度;其宽度应符合传力、构造和板件宽厚比限值的要求;

    2)横向加劲肋的上表面宜与梁翼缘的上表面对齐,并以焊透的T形对接焊缝与柱翼缘连接,当梁与H形截面柱弱轴方向连接,即与腹板垂直相连形成刚接时,横向加劲肋与柱腹板的连接宜采用焊透对接焊缝;

    3)箱形柱中的横向隔板与柱翼缘的连接宜采用焊透的T形对接焊缝,对无法进行电弧焊的焊缝且柱壁板厚度不小于16mm的可采用熔化嘴电渣;

    4)当采用斜向加劲肋加强节点域时,加劲肋及其连接应能传递柱腹板所能承担剪力之外的剪力;其截面尺寸应符合传力和板件宽厚比限值的要求。

    6. 端板连接的梁柱刚接节点应符合下列规定:

    (1)端板宜采用外伸式端板。端板的厚度不宜小于螺栓直径;

    (2)节点中端板厚度与螺栓直径应由计算决定,计算时宜计入撬力的影响;

    (3)节点区柱腹板对应于梁翼缘部位应设置横向加劲肋,其与柱翼缘围隔成的节点域应进行抗剪强度的验算,强度不足时宜设斜加劲肋加强。

    7. 采用端板连接的节点,应符合下列规定:

    (1)连接应采用高强度螺栓,螺栓间距应满足标准规定;

    (2)螺栓应成对称布置,并应满足拧紧螺栓的施工要求。

    四、铸钢节点

    1. 铸钢节点应满足结构受力、铸造工艺、连接构造与施工安装的要求,适用于几何形式复杂、杆件汇交密集、受力集中的部位。铸钢节点与相邻构件可采取焊接、螺纹或销轴等连接方式。

    2. 铸钢节点应满足承载力极限状态的要求,节点应力应根据计算点处在相邻构件荷载设计值作用下的第1、第二、第三主应力进行计算,并对强度进行增大,当各主应力均为压应力时,强度增大系数βf=1.2;当各主应力均为拉应力时,βf=1.0,且最大主应力应满足σ1≤1.1f;其他情况时,βf=1.1。

    3. 铸钢节点可采用有限元法确定其受力状态,并可根据实际情况对其承载力进行试验验证。

    4. 焊接结构用铸钢节点材料的碳当量及硫、磷含量应符合现行相关标准《焊接结构用铸钢件》GB/T 7659的规定。

    5. 铸钢节点应根据铸件轮廓尺寸、夹角大小与铸造工艺确定最小壁厚、内圆角半径与外圆角半径。铸钢件壁厚不宜大于150mm,应避免壁厚急剧变化,壁厚变化斜率不宜大于1/5。内部肋板厚度不宜大于外侧壁厚。

    6. 铸造工艺应保证铸钢节点内部组织致密、均匀,铸钢件宜进行正火或调质热处理,设计文件应注明铸钢件毛皮尺寸的容许偏差。

    五、预应力索节点

    1. 预应力高强拉索的张拉节点应保证节点张拉区有足够的施工空间,便于施工操作,且锚固可靠。预应力索张拉节点与主体结构的连接应考虑超张拉和使用荷载阶段拉索的实际受力大小,确保连接安全。

    2. 预应力索锚固节点应采用传力可靠、预应力损失低且施工便利的锚具,应保证锚固区的局部承压强度和刚度。应对锚固节点区域的主要受力杆件、板域进行应力分析和连接计算。节点区应避免焊缝重叠、开孔等。

    3. 预应力索转折节点应设置滑槽或孔道,滑槽或孔道内可涂润滑剂或加衬垫,或采用摩擦系数低的材料;应验算转折节点处的局部承压强度,并采取加强措施。

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