钢结构梁柱连接节点研究综述

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　　摘 要 本文对钢结构梁柱连接节点形式做一个总结，对目前实际工程中常用的梁柱连接方式进行对比分析，对不同结构中梁柱连接节点的选用提供比较。
　　关键词 梁柱节点;连接方式;钢结构;新型连接节点
　　引言
　　近年来，随着我国钢铁行业的不断发展，钢结构呈快速发展形势，越来越多的民用、工业建筑采用钢结构体系。在钢结构的设计、生产、施工中，梁柱节点一直是关键。梁柱节点的设计直接影响了后续的生产加工以及现场的安装。节点的刚度对整栋建筑的安全性起到了至关重要的作用。所以梁柱节点的设计在钢结构中显得尤为重要。
　　1 钢结构梁柱节点一般连接形式
　　1.1 内隔板式节点
　　内隔板式节点在实际工程中应用较为广泛，能很好地将柱壁—钢梁连接，使柱壁受力及变形较为平均，传力路径明确。内隔板式节点的缺点主要体现在加工上，需要将柱壁分开，分别与隔板焊接完成再重新拼装，过程显得较为烦琐。由于节点处隔板与柱壁之间的连接需采用全熔透焊缝，故对于焊接成型钢管柱可采用内隔板式节点，对于成品钢管柱不可采用此类节点。
　　1.2 隔板贯通式节点
　　隔板贯通式节点与内隔板式节点类似，传力明确。不同的是钢梁翼缘直接焊接在隔板上，通过隔板将力传递到柱壁，使柱壁受力均匀。与内隔板式节点相比，隔板伸出的长度与厚度均有要求。伸出的長度应避开钢柱对接焊缝的热影响区，厚度的取值应保证隔板具有足够的刚度。此节点应用较内隔板式节点更为广泛，对于焊接成型钢管柱和成品钢管柱均适用。但是在钢结构住宅等对室内装修有较高要求的建筑中，此类节点由于隔板的伸出对后期装修有较高要求。
　　2007年，聂建国，秦凯[1]等人共设计制作了5个试验构件，包括内隔板式、外隔板式、栓钉内锚固式节点，通过拟静力试验，重点研究节点的抗剪承载力。对节点域抗剪承载力组成部分进行论证，并得出相关计算公式，提出剪力—剪切变形计算方法。
　　1.3 外环板式节点
　　在钢结构厂房等实际工程应用中，外环板式节点应用较为常见。此类节点构造简单，传力明确。与隔板式节点相比，外环板式节点在工厂加工制作时，更为方便，不需将钢管柱打断再拼接。外环板伸出柱壁的长度和厚度对节点受力有重要作用。但此类节点在钢结构住宅内会影响后期装修，且伸出的环板不如隔板式节点美观。
　　2 钢结构梁柱节点新型连接节点
　　2.1 外套筒式节点
　　为了更有利于住宅产业化，套筒式节点逐渐运用于实际工程中。此类节点在不影响外观的前提条件下，能保证节点域具有足够的刚度、耗能能力和变形能力。在拟静力试验中有足够的延性和承载力。但是此类节点对精度要求较高，且需要增加众多塞焊缝，对加工有一定的要求。
　　2005年，张莉若、汤中发[2]等人利用ANASYS软件分析了套筒式钢管混凝土梁柱节点的承载性能，同时进行节点承载力低周反复荷载试验，并对比分析了套筒式和环板式节点的抗震性能。得出结论：在相同的几何尺寸和轴压比下，套筒式节点有很好的延性，抗震性能与环板式相当。
　　2.2 新型柱壁加厚型梁柱节点
　　为了钢结构住宅工业化生产，提高施工效率和施工质量。近年来逐渐有相关试验对柱壁加厚型梁柱节点展开研究。此类节点不需要对节点增加外部钢板，对节点域柱壁进行局部加厚即可。在保证承载力和延性的同时，此类节点在外观上不再突兀，钢梁可直接焊接于柱壁上。对于钢管混凝土柱此类节点优势相对于传统的隔板式节点，优点更为突出。传统隔板式节点通过在隔板中间开导流孔和透气孔，以便钢管内混凝土的浇筑。由于开孔直径较小，故不利于混凝土的浇筑和振捣密实，且在隔板中央开孔易产生应力集中。柱壁加厚型梁柱节点则避开了混凝土浇筑困难的问题。柱壁中间无隔挡，更方便浇筑混凝土及振捣密实。
　　对于纯钢管柱，通过试验研究，在节点域增加竖向加劲肋能很好地提高节点域的承载力和变形能力。对于钢管混凝土柱，通过在节点域增加适量的栓钉、T形键、竖向加劲肋等构造措施，能很好地提高钢管与柱壁的连接，提高节点域刚度。
　　此类节点由于通过柱壁加厚以提高节点域刚度，无隔板将柱壁各个方向的壁板连接，故整体性较其他节点差。故此节点较多应用于截面较小类钢柱，不适用于截面较大钢柱。
　　2011年，李涛，邵永波[3]等提出主管壁加厚型方钢管T型节点，局部加厚主管管壁能够显著改善节点的滞回性能，使节点的破坏部位由主支管交汇处转移到主管壁厚改变处.对于此类节点的构造措施，作者提出加厚厚度和加厚长度的取值都不宜太大，建议主管管壁局部加厚的厚度不超过主管壁厚的0.8倍，局部加厚的长度不超过支管截面边长的3倍。
　　2011年陈以一，张梁[4]等，设计了3组11个构件，进行无加劲方钢管柱-H形钢梁节点试验，冷成型钢管承载力和初始刚度较焊接组合截面试件有所提高;钢管成型焊缝的位置对节点受拉承载力及初始刚度没有影响;正交方向梁翼缘板的约束对节点初始刚度略有提高作用;梁翼缘板加宽的连接方式可以提高梁翼缘板的平均应力;影响节点受力性能的主要因素有钢管截面的宽厚比、梁翼缘板与钢管的宽度比和厚度比。
　　3 结束语
　　①梁柱连接节点是钢结构中重要组成部分，选用合适的节点形式对于整体结构受力、外观造型、工厂加工、施工等有重大影响。②现有的多种梁柱连接节点形式各具优点，在设计时应综合考虑。 ③新型节点连接形式很好地解决了传统节点形式施工不便、影响外观等缺点。
　　参考文献
　　[1] 聂建国，秦凯.方钢管混凝土柱节点抗剪受力性能的研究[J].建筑结构学报，2007，43（22）：9-14.
　　[2] 张莉若，汤中发，王明贵.套筒式钢管混凝土梁柱节点试验研究[J]. 建筑结构，2005，（8）：73-75.
　　[3] 邵永波，王文杰，陈英.环口板加固T型方钢管节点滞回性能的试验研究[J].西南交通大学学报，2013，48（1）：75-80.
　　[4] 陈以一，张梁，王拓.无加劲冷成型方钢管-H形钢梁翼缘板焊接节点受拉性能试验研究[J].建筑结构学报，2011，32（5）：24-31.
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