多高层民用建筑钢结构节点范文

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Abstract: China's rapid economic development has contributed to the development of the steel structure in the civil construction. The article first analyzes the reasons for the promotion of steel in civil construction, and then describes the development focus and the new steel structure of the steel structure in the civil construction on the residential system, and finally discussed the difficulties in the design of civil steel structures.

中图分类号：TU381文献标识码： A 文章编号：

0.引言

随着中国经济的快速发展，钢铁需求的持续高涨，2010年钢产量超过6亿吨，占全球产量的将近一半。我国钢产量的快速增长和绝对优势为我国钢结构建筑事业的发展奠定了基础，提供了有力的资源保障。在国外，20世纪初期钢结构已经在建筑行业中广泛应用，陆续出现了钢结构工业和民用建筑。60年代国外钢结构建筑已经形成比较完善的结构体系。在80年代左右，由于环保意识的加强和木材短缺等因素，美国、日本、澳洲等发达国家，工业化钢结构产品开始向个性化、高环境质量的工业化方向发展。其中代表性的有意大利的BASIS工业化建筑体系和日本积水房屋株式会社的预制装配化钢结构。90年代后，钢结构的建筑逐渐从数量的发展向提高质量的方向过渡。许多国外发达国家积极推动预制装配化钢结构的发展，通过各种质量控制理论和方法，来提高和控制钢结构建筑的质量，解决钢结构建筑中所遇到的质量问题。美国、瑞典、日本等国家钢结构建筑用钢量已占钢材产量的30%以上，钢结构建筑面积已占到总建筑面积的40%以上。目前国外钢结构建筑工业化程度己经从工业化专用体系走向了通用体系，成为世界发达国家的主导建筑结构。钢结构建筑的发展水平也是衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志之一。

在我国，钢结构工程的发展历史比较悠久，早在公元一世纪五六十年代，就成功的建造了一些铁链桥，近代又建造了一些拱桥、跨度较大的铁链桥和一些铁塔。近百年来，在我国各地也出现了少量的工业建筑钢结构和铁路、公路桥梁结构。近年来，国内一线城市相继建起了很多高层钢结构建筑，同时，各地还大规模的兴建了单层或二、三层的轻钢结构建筑。建筑钢结构出现了规模更大、技术更新的局面，充分展现了钢结构建筑以高技派的手法带来现代生活的新气息。伴随着我国经济和科学技术的迅猛发展，新材料、新工艺、新设备不断涌现，大量新型建筑层出不穷，钢结构建筑将会得到更快、更好的发展，特别是在民用建筑中的应用将会更加广泛，我国钢结构建筑与发达国家的差距将会逐渐减小。

1.钢结构在民用建筑上的推广：

钢材用于民用建筑，具有良好的综合指标，原因如下：1）钢材是轻质高强材料，达到同样强度时，钢构件的截面尺寸相对较小，所占建筑面积较小，相对建筑的使用面积会增加，这对于“黄金地段”很重要。2）钢材的轻质使得结构的自重会有所降低，对地基的压力相对减小，节省地基造价。3）钢结构建筑的施工速度快，可使建筑很快投入使用，这在时间就是效益的现今社会，显得尤为重要。最后，随着科技水平的提高，研制出越来越多的新型材料，以加强钢材的防腐性能，提高钢的耐火极限（也有通过改善钢自身的组成，来提高这些性能）。以上这些对推动钢结构在民用建筑上的发展起到有利作用。

此外，钢结构用于民用建筑还有以下优势：

l）钢结构的塑性和韧性好，合理设计后，会具有很好的抗震性能，以保证“大震不倒、小震不坏、中震可修”，这对于以人为本的民用建筑，至关重要。

2）采用钢结构，可建成造型新颖别致的建筑。由于钢材良好的性能，使得其既可很大程度的发挥建筑师的创造灵感，又可最大限度满足用户对使用和建筑美观的要求。位于江苏涟水体育馆是涟水县的主要体育之一，包括一个主馆和两个副馆. 该体育馆采用国际上最新的钢结构技术并采用穹顶结构, 优美的圆弧外形象征着颗颗明珠,成为一道亮丽的风景线。

3）采用钢材能做到可持续发展，符合时代要求。现今社会，随着人们对美的追求，却不忘对自然的保护和对能源的节约，从而实现可持续发展。钢材属“环保、节能、产品化材料”，钢结构为“绿色建筑”，符合历史发展潮流。同时，钢结构在民用建筑上的推广已受到国家相关部门的重视，这也会对我国建筑、冶金及相关产业的发展提供强大的动力。

2 钢结构在民用建筑上的发展重点

钢结构用于民用建筑，主要发挥它的轻质高强以及良好的塑性和韧性，同时兼顾到其利于产品化、机械化。故钢结构主要用于民用建筑以下几个方面：

2.1 单层民用钢结构。此类型多为大跨度的公共建筑，采用钢结构不但可提供较大的空间、较美的造型，还为其改建和扩建提供方便。如单层钢结构的网架不但很容易跨越大空间，而且其经济性、安全性较好，适应性很强，制作、安装方便，设计、计算简便，网壳可设计成风格多变，立体美观的各种大跨度建筑。我国在这方面已有大量工程实例。

2.2 高层钢结构。高层建筑高度较高，如采用钢筋混凝土结构，不但向上运送混凝土不方便，而且庞大的躯体使得下部地基承受巨大压力，这就迫切需求钢结构这种轻质高强的材料。高层建筑采用钢结构时，构件并不是全部采用钢材，而多为混合结构，即下部可采用钢骨混凝土结构或组合结构，而上部一般都为钢结构。某科技大楼东西长达62 m,南北宽达28.5 m,共计12层。其工程结构形式采用筏板式基础的高层钢结构,且钢柱底部与基础柱脚连接采用外包方式。

2.3 中低层民用建筑。该类型多为民用住宅，层数一般在 3 层到10 层之间。我国钢结构在中低层民用建筑，特别是住宅中的应用，目前还处于初步阶段。

3.新型钢结构民用住宅体系

3.1 交错桁架钢结构住宅体系

交错桁架钢结构住宅体系在美国、澳大利亚等国家己有不少应用，但在我国，只有1999 年上海北蔡，防水材料厂（上海现代房地产公司） 造了一个5 层的住宅示范房，从理论上及计算上均没有充分发挥交错桁架的优势，作法比较粗糙，工程做得不够理想。

3.2防屈曲支撑框架体系

防屈曲支撑一般包括核心单元、无黏结膨胀材料和屈曲约束单元3部分，核心单元和屈曲约束单元之间由无黏结膨胀材料（如橡胶、聚乙烯、硅胶、乳胶等）和间隙隔开。屈曲约束单元通常由砂浆或混凝土和中空钢套管组成；核心单元又可分为约束屈服段（核心段）、约束非屈服段（过渡段）、无约束非屈服段（连接段） 3 部分。

3.3开竖缝钢板剪力墙体系

受混凝土开缝剪力墙的启示，钢板剪力墙也有带竖缝的形式。开竖缝剪力墙的构造具有如下优点：通过调整竖缝的间距、长度等，可以方便地改变单个墙体的强度和刚度；钢板只与梁连接，对柱不产生附加弯矩。通过低周反复试验研究，可以知道这种新型抗侧力体系符合强柱弱梁的抗震理念，塑性和滞回性能较好。课题组在试验中也发现，螺栓的滑移会产生很大的声音。因此，避免螺栓的过早滑移，保证结构的正常使用状态是非常重要的。

4.民用钢结构设计中的难点

对于用材已选定为钢材的建筑，设计中首要的，也是关键的，便是结构体系的选型。结构体系选择的是否合适，不仅影响结构的安全性和经济性，还关系到建筑整体造型的美观和其功能的完美实现。一般，对于一个设计，可选用的结构体系有很多种，而每种结构体系的适用范围受各种条件影响，影响的情况非常复杂，再加上实际情况的多样性和特殊性，不但使钢结构体系难于选择，更使结构体系的规范化难上加难。钢结构设计中的另一个非常重要的方面，便是节点形式的选择。钢结构中每种体系可备选用的节点形式都很多，而且还在不断推陈出新，日益向“两高一强发展”，即：1）安全储备越来越高；2）可欣赏性和艺术性越来越强；3）机械化程度越来越高。一个合理的节点体系，不但要使建筑能够结构安全、施工便利，还要做到造型美观、维护方便。目前所采用的节点形式，通常不能保证在某一条件下，各项因素都最优，需根据实际条件，有所选择，来强化某一方面，而弱化另一方面，从而选出最佳形式。

由上可知，民用钢结构设计中的两大难点为结构体系的选型和节点形式的选择，同时，它们也是设计中的重点。当前，对于这两方面问题，研究者和设计者产生了矛盾。研究者鉴于问题的复杂，多采用从形式到条件的方式来解决问题，即研究每种形式（这里形式指结构体系或节点形式）的最佳适用条件，其结果往往导致多种形式有相同或相近的适用条件。而从事实际工程的设计者，则希望从条件到形式，即找到一种规则，使得在给定一些条件后，便可得到对应的最佳形式或得到可选形式的优劣顺序，从而简化设计工作。

这种矛盾的存在，很大程度上制约了钢结构在我国民用建筑上的发展。这种情况已经引起很多相关人士的重视，并逐步开展一定的研究。

5.小结

钢结构民用建筑结构体系在我国正处于一个起步阶段，国家政策的导向，人民生活水平的提高对住宅提出的要求等不仅仅为钢结构住宅结构体系的发展带来了机遇，也带来了挑战，因此，我们必须本着科学的态度对待这些机遇和挑战,结合我们的实际情况，推动我国的住宅建筑健康发展。

参考文献：

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梁柱节点常用的处理方法及其特点并提出了几点建议。

关键词：梁柱节点，抗震设计， 强节点弱杆件， 建议

Abstract: this paper through the earthquake damage for example, analyzes the cause of destruction beam-column joints for several reasons, this paper discusses the methods of dealing with the commonly used beam-column joints and its characteristics and puts forward some Suggestions.

Keywords: beam-column joints, seismic design, strong weak stem a node, the proposal

中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A文章编号：

一、前言

近年来，钢结构的应用越来越广泛。建筑钢结构以其卓越的抗震性能，轻质高强和安装方便等特点日益受到人们的青睐,在商场、展厅、大型场馆、多高层及超高层等建筑中日益得到应用，如上海金茂大厦、深圳地王大厦、深圳证券交易所、深圳太平金融大厦等。在多层和高层建筑钢结构的抗震设计中，梁柱刚性连接节点是其中的一个非常重要的组成部分，其设计得是否合理将直接影响到结构的安全及稳定。从以往的震害情况来看，梁柱节点又是破坏多发的部位之一，因此，必须对梁柱节点的设计给予足够的重视。

二、震害举例及原因分析

⑴墨西哥地震

1985年，墨西哥西海岸发生里氏8.1级地震，造成城区内102栋钢结构房屋破坏，震后经调查，钢框架的破坏主要发生在梁柱节点连接处。

⑵美国北岭地震

1994年，美国北岭地震中有100多栋钢结构建筑在梁柱节点处发生了断裂，震后对2066栋钢结构建筑进行考察发现，其中50%在梁柱节点梁端的下翼缘焊缝处有损坏，20%在上翼缘焊缝处有损坏，且断裂发生时梁端翼缘未见明显屈服。

⑶日本阪神地震

1995年，日本阪神地震中大约有988栋钢结构建筑出现不同程度的损坏，其中有90栋房屋倒塌，266栋房屋中度破坏，300栋房屋轻度破坏。经调查，其最常见的破坏形式也是发生在梁，柱翼缘相交的焊缝区，很多节点发生了脆性断裂，出现了显著的变形，甚至丧失了承载能力，但与美国北岭地震不同的是，断裂发生时梁端翼缘已有明显屈服或局部屈曲现象。

从以上几次地震的后果来看，梁柱节点破坏是房屋损坏的重要原因之一，究其原因，主要有以下几点：

① 节点受力不合理

钢框架在水平及竖向荷载的作用下，弯矩极值出现在梁端。即使节点与梁等

强，也是节点区先进入塑性。

② 焊缝金属冲击韧性低

美国北岭地震前，焊缝采用E70T-4或E70T-7自屏蔽药芯焊条，这种焊条对冲击韧性无规定，实验室试件或从实际破坏的结构中取出的连接试件在室温下的试验表明，其冲击韧性往往只有10~15J，这样低的冲击韧性使得连接很容易产生脆性破坏，成为引发节点破坏的重要因素。

③ 焊缝缺陷

由于焊接操作过程中产生的裂纹、欠焊、夹渣及气孔等，这些缺陷都能成为

断裂开展直接断裂的起源。

④ 三轴应力的影响

分析表明，梁柱连接的焊缝变形由于受到梁和柱的约束，施焊后焊缝残留三

轴拉应力，使材料变脆。

⑤ 构造缺陷

由于焊接工艺的要求，梁翼缘与柱连接处设有衬板，实际工程中衬板在焊接

后就留在了结构上，因此在衬板和柱翼缘之间就形成了一条“人工”裂缝，导致裂缝开展。

鉴于以上分析，采用合理的抗震设计方法来改善梁柱节点的抗震性能，以减轻地震灾害的影响将具有十分重要的现实意义。

三、梁柱节点常用处理方法

如今，随着抗震知识的不断完善，新的建筑抗震思想观念不断涌现，针对梁柱节点，“强节点弱杆件”的抗震概念设计思想已经为工程设计人员广泛认知及采纳。在此抗震概念设计思想的指导下，人们提出了以下几种梁柱节点的处理方法，如：1.提高焊缝材料强度、韧性、施工质量和焊接工艺；2.改进焊接工艺孔的形状和尺寸；3.采取适当的构造措施迫使梁端塑性铰外移；在这几种方法当中，以第三种方法最为常用，其具体的做法有：

⑴ 加强式连接：如扩展翼缘型节点（图1）；盖板加强型节点（图2）

⑵ 削弱式连接：如犬骨式节点（图3）；腹板开槽型节点（图4）

图1 图2

图3 图4

现对梁端塑性铰外移的几种做法讨论如下：

① 加强式连接：

包括扩展翼缘型节点和盖板加强型节点，此种处理方式是通过增大梁端及其与钢柱焊接的截面，使梁端及节点承载力高于正常钢梁截面承载力，在地震作用下，加强的梁端及梁柱节点尚未进入全截面塑性受力状态时，接近梁端的正常钢梁截面因刚度较小先形成塑性铰，迫使塑性铰外移，从而起到保护梁柱刚性连接节点的作用。但是在实际的应用中，如果严格按照抗震设计思想的思路来进行设计的话，由于加大了梁端截面，必然导致柱腹板高度需要加高或节点域腹板厚度需要加厚，在整体抗震时不利于节点域发挥其耗能的作用。

② 削弱式连接：

a.腹板开槽型节点：实验和理论研究表明, 腹板上开槽对腹板的削弱和梁的弹性阶段的荷载―位移曲线影响不十分明显, 在此原理下产生此种节点。其设计特点为: 能有效地使梁柱节点在地震作用下的塑性铰外移, 起到保护焊接节点、防止发生脆性破坏的目的; 能够减小梁与柱翼缘焊接焊缝处的应力集中。从而有利于节点抗震性能的发挥, 使节点的破坏模式从原来的焊缝的塑性屈曲破坏转变为梁翼缘板的局部屈曲破坏。这种结构的不足之处也是明显的, 类似狗骨式节点, 也有工艺复杂, 要求精度较高, 在槽型孔底部容易形成应力集中点的问题, 削弱后的腹板在安装过程中易受到外力冲击而发生变形。

b. 犬骨式节点：本方法是利用梁的塑性储备来吸收和耗散地震输入的能量的思想来对节点进行改进的。该方法利用削弱梁截面的方法人为地限定了塑性铰形成的位置和长度, 充分保护了梁柱的焊缝, 使削弱处的梁截面的承载力小于节点处的承载力, 在地震作用下, 塑性铰发生在梁的削弱处, 发生塑性破坏。同时, 使得较长的一段梁可以几乎同时进入塑性。实验表明, 当梁翼缘被削掉50%时, 结构刚度仅降低6% ~ 7%左右; 削弱40%时, 仅降低4% ~ 5% 。狗骨式节点按削弱形状不同分直线型、锥型和圆弧型三种。狗骨型节点被广泛应用在了美国和台湾地区的高层钢结构建筑中, 天津市的国际贸易中心也采用该方式的节点进行设计。该节点也是被看好的新型框架节点。经大量实验表明, 在地震力作用下该节点表现出了良好的延性, 并在规范中被推荐使用。但该节点还是有其不足之处, 主要有以下的几点: 首先, 梁的破坏一般是在梁截面应力最大即截面面积最小的狗骨处发生, 而中间梁段的全截面的承载力并没有被充分利用。对整个梁来说, 它的承载力主要是由狗骨处的小截面决定, 造成了梁中间大截面部分的材料浪费, 经济效益不好。其次, 由于梁截面被削弱, 在一定程度上降低了梁的承载力和刚度, 从而影响了整个框架结构的可靠性。另外, 为了防止在削弱处由于加工不精, 存在缺陷而引起应力集中, 在施工过程中对加工工艺的精度要求很高, 工序复杂,费用高。

四、梁柱节点的设计建议

⑴ 在整体设计阶段，要重视抗震概念设计的思想应用，在整体设计时就要预先考虑到节点的构造做法，看其是否能满足整体设计的假定；在节点设计时，要紧扣规范，规范规定的承载力要求、构造要求必须满足，如梁柱节点的极限受弯、受剪承载力要求Mu 1.2Mp，Vu 1.3Mp/lh且Vu0.58hwtwfy，

这都是实现“强节点弱杆件” 抗震概念设计思想的保证。现在，新的抗震规范已经开始实施，极限承载力的放大系数比以前有所提高，不再局限于1.2。

⑵ 要重视构造措施，制作工艺等对节点性能的影响。如将混合连接上端扇形切角的上部圆弧半径改为lOmm-15mm ，与半径35mm的切角相接;同时，圆弧起点与衬板外侧焊缝间保持lOmm-15mm 的间隔，可以减小焊接热影响区的相互影响；又如采用角焊缝封闭衬板边缘的方法可以消除衬板的缺口效应；再如对于腹板连接较弱的螺栓连接用恰当的角焊缝补强可以改善连接的滞回性能等;

⑶ 在施工方面,由于焊缝的质量是影响刚性连接框架的延性的因素之一,因此,在进行钢结构施工时严格控制施焊顺序以及控制焊接的最高温度等施工细节是十分必要的；另外，重要部位由技术等级高的工人施焊，也是减少梁柱连接焊缝缺陷的一种保证。

⑷ 焊缝及焊接热影响区的缺陷是导致梁柱连接脆性破坏的重要因素。因此设计时应选用韧性比较好的焊条,施工时应保证焊缝质量,尤其是下翼缘施焊的质量,注意施焊顺序,控制焊接时的最高温度。对于难以施焊处应采用熔化咀电渣焊。

五、结语

随着钢结构在大型公共建筑，高层建筑，超高层建筑中的应用日益广泛，梁柱节点（包括其它节点）的合理设计对建筑的安全性、经济性、可操作性将产生重要的影响，我们必须从连接方式、构造、材料及施工工艺等方面综合考虑以达到预期的目标！

参考文献

⑴ GB 50011-2010 建筑抗震设计规范 中国建筑工业出版社

⑵ JGJ 99-98 高层民用建筑钢结构技术规程中国建筑工业出版社

⑶ GB50017-2003 钢结构设计规范中国计划出版社

⑷《多高层建筑钢结构设计》 李国强 编著中国建筑工业出版社

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关键词：钢结构；梁柱；刚性连接节点；抗震设计

梁柱刚性连接节点设计是钢结构整个设计工作中的一个非常重要的组成部分，因其设计得是否恰当将直接影响到钢结构承载力的安全性和可靠性。当前，随着钢结构日益广泛的应用，为了避免出现人员伤亡和财产损失，对钢结构梁柱节点抗震设计进行深入的研究已经迫在眉睫。

1钢结构梁柱节点的基本特性

1.1刚性连接节点，从保证构件原有的力学特性来说，在连接节点处应保证其原有的完全连续性。这种构造能使所连接的构件之间夹角在达到承载能力之前不发生变化，其连接强度应不低于被连接构件的屈服强度。

1.2半刚性连接节点，能保证其承载力等于或大于构件的承载力，但由于所采用的连接方法和细部构造设计的关系，致使连接节点的弹性刚度比构件的弹性刚度低，这样的节点形式作为设计要求一般不采用。

1.3铰接连接节点，从理论上讲是完全不能承受弯矩的连接节点，因而一般不能用于构件的拼接连接。铰接连接节点通常只用于构件端部的连接，比如柱脚、梁、析架和网架杆件的端部连接等。

2 梁柱刚性节点的主要处理形式

2.1梁端削弱式（犬骨式）方案

该方案是对靠近梁柱节点的钢梁翼缘进行圆弧削弱，在地震作用下，翼缘削弱处先于梁柱节点出现塑性铰，实现塑性铰外移，起到保护梁柱刚性连接节点的作用。设计时，需考虑刚度变化对整体分析的影响。该方案符合“强连接弱杆件”设计思路，构件加工时，处理圆弧削弱要求加工尺寸准确，切割面光滑无尖角，避免应力集中，磨平时应顺翼缘长度方向加工，对加工工艺有较高要求。

2.2 梁端加强或加腋式方案

梁端加强方案即是增大梁端及其与钢柱焊接的截面，使梁端及节点承载能力高于正常钢梁截面承载能力。在地震作用下，加强的梁端及梁柱节点尚未进入全截面塑性受力状态时，接近梁端的正常钢梁截面因截面较小，先形成塑性铰，从而起到保护梁柱刚性连接节点的作用。

加腋式方案是在节点部位梁的下面加上三角形梁腋，以增加节点处的有效高度，迫使塑性铰在节点区域外形成，减少梁下翼缘处对接焊缝的应力。

3 梁柱节点连接时的规定

3.1 强柱弱粱的规定

所谓“强柱弱梁”即控制塑性变形能力大的梁端先于柱出现塑性铰。为此AISC抗震规范和我国的抗震规范都规定了梁柱受弯承载力的比值：

ΣMPc≥ηΣMPb

式中：MPc= WPc（fyc-N/Ac）为柱的全塑性弯矩；η为强柱系数，各规范取在1.0-1.15之间；MPb为梁的全塑性弯矩，一般取MPb= WPbfyb。

3.2节点域抗剪承载力的规定

现行的设计规范都允许节点域在地震作用下产生塑性变形，耗散地震能。我国抗震规范和《高层民用建筑钢结构技术规程》对于节点域的要求为：

Ψ（MPb1+ MPb2）/vp≤（4/3）fv

式中：Ψ为系数，6度Ⅳ类场地和7度时可取0.6，8、9度时取0.7；MPb1、MPb2分别为节点域两侧梁的全塑性受弯承载力；vp为节点域的体积；fv为节点域钢材抗剪强度设计值。

3.3 连接承栽力的规定

节点设计一般要求多高层建筑钢结构的节点设计应满足传力可靠、构造简单、具有抗震延性及施工方便的要求。在进行抗震设计时，应考虑地震下结构已进入弹塑性受力阶段，按照结构抗震设计遵循的原则――“强节点，弱杆件”， 即：

Mw≥1.2Mp

Vu≥1.3（2Mp/l）

式中：Mw――仅由翼缘连接（焊接或螺栓）承担的最大受弯承载力；

Mp――梁的全塑性受弯承载力；

Vu――由腹板连接（焊接或螺栓）承担的最大受剪承载力；

l――梁的净跨。

4钢结构梁柱刚性节点设计建议

4.1钢梁腹板上下端为确保翼缘焊缝连续施工，做扇形切口，上切口半径35mm，下切口规定高度50mm，如采用腹板现场焊接连接，共减少腹板高度85；如采用连接板连接时，一般连接板上下距梁翼缘各50mm，相比腹板减少高度100。

4.2无论梁端削弱式还是加强式方案，其设计的目的是希望在地震的作用下，在钢柱和梁柱节点以外出现塑性铰，即出现在钢梁上。根据（GB50017-2003）《钢结构设计规范》中的规定，构件出现塑性铰的截面处，必须设置侧向支撑杆。而根据（GB50011-2003）《建筑抗震设计规范》中的规定，其上下翼缘处均应设置侧向支撑杆。在设计时，要求其侧向支撑杆应具有足够的强度和刚度，设置应符合相关要求。

4.3 在采用梁端削弱式方案时，为避免增加梁的钢材用量，在设计削弱截面时，应避免根据弹性设计结果选定钢梁截面，在其基础上进行梁截面削弱，造成在多地震作用下可能出现塑性铰。

4.4 由于钢梁下翼缘焊缝因腹板相隔造成焊接工作中断，易形成焊缝缺陷。在过去的施工中，一般是将上下翼缘焊缝衬板割除，以检查翼缘下部焊缝质量及裂缝。但在具体施工中，在衬板割除作业中，如稍不小心，就会伤及主材。因此，在设计时，有两种建议：①在下翼缘处将衬板割除，上翼缘处用角焊缝将衬板与翼缘焊接封闭；②上翼缘处震害较少，可不处理，下翼缘处用角焊缝将衬板与梁柱翼缘封闭，包括翼缘两侧与衬板相接处。在具体的设计时，笔者更倾向于后者，因为第二种设计方案可减少衬板割除的工作量，从而可大大降低对主材的伤害。

4.5在采用梁端削弱式（犬骨式）方案时，建议梁腹板与柱的连接应优先采用焊接，即用全熔透坡口焊缝将梁腹板直接焊在柱上或通过较厚连接板焊接。很多研究成果指出，腹板焊接的性能比栓接好，能更好地传力，从而减小翼缘和翼缘坡口焊缝的应力。在采用焊接连接时，应采用与母材强度相适应的焊条或焊丝、焊剂。

4.6在以往地震下的钢结构中取出连接试件在室温下的试验表明，其焊缝冲击韧性往往很低，冲击韧性过低会使连接焊缝在地震作用反复受力下容易产生脆性破坏，成为引发节点破坏的重要因素。因此，在具体设计时建议，应考虑地震作用高应变速率对焊缝韧性的影响，要对焊缝的冲击韧性提出应用要求，应根据抗震设防的要求和地震载荷特点提出对梁柱焊接节点局部韧性的要求，选用韧性达标的焊接材料，使其满足或优于钢梁所需冲击韧性的合格保证，施工单位在检验时要提供相关检验报告。

4.7 按抗震设计的多层及高层钢结构，其梁与柱的连接节点的最大承载力可分别验算焊缝的极限承载力（对接焊缝受拉，角焊缝受剪）、高强度螺栓连接的极限受剪承载力、有螺栓孔等削弱的杆件最大承载力（轴心控力、剪力）等，其连接节点应按地震组合进行弹性设计，并应进行地基检限承载力验算。

4.8 设计时，梁与柱的连接应符合下列构造要求：①梁与柱的连接宜采用柱贯通式，到顶层时若梁柱连接为铰接，则在顶层也可采用梁贯通式。梁贯通型的连接形式多用于钢骨混凝土柱中的 “ 十”字形钢柱。②在抗震结构中，当柱在两个方向都与梁相接时，宜采用箱形柱、“ 十” 字形柱或圆管柱。③设计地震烈度大于或等于 8度的框架梁，为了保证连接具有足够的承载力，使节点处因梁端最大弯矩形成的塑性铰向梁的跨中部转移，除采用梁端加强式连接外，也可采用梁翼缘削弱式连接。

5 结束语

综上所述，解决钢框架体系中梁柱刚性节点的设计问题，对于大力发展建筑钢结构具有重大而深远的意义。在具体的设计过程中，应切实可行地贯彻“强节点、弱杆件”的原则，以确保梁柱刚性节点的设计能满足钢结构构造要求，从而确保钢结构工程的整体性和可靠性。

参考文献：

[1]GB50017-2003.钢结构设计规范[S].

[2] GB50011-2003.建筑抗震设计规范[S].

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关键词：高层建筑；钢结构；施工技术

前言

对于高层及高层建筑的划分，建筑设计规范、建筑抗震设计规范、建筑防火设计规范没有一个统一规定，一般认为建筑总高度超过24m为高层建筑，建筑总高度超过100m为超高层建筑。对于结构设计来讲，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则，选择相应的结构体系，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架―剪力墙结构体系、框―筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。高层和高层建筑在结构设计中除采用钢筋混凝土结构（代号RC）外，还采用型钢混凝土结构（代号SRC），钢管混凝土结构（代号CFS）和全钢结构（代号S或SS）。

一.高层建筑的发展意义

随着科学的不断进步，人们不再满足于现有的生活状态，不断的进行挑战，不断的进行探索，例如宇宙飞船的研制，满足了人们探索太空的心愿。各个领域都在挑战领域的极限，建筑行业也不例外，不断的建高楼，而且越建越高，高层建筑物要求的质量要相当高，所以在建筑中基本都是用钢构结构，钢构结构能保证高层建筑的质量，可以说高层建筑物就是高层钢构结构。

二.高层钢结构建筑工程实例及工程特点介绍

工程南北长125m，东西宽度56.5m，一共有18层高。本工程钢柱底部与基础采用外包式柱脚连接。钢柱为650×650H截面，腹板厚度为20mm，翼缘厚度为28mm。梁柱节点采用10.9级M32高强螺栓连接。地脚螺栓M32，螺母和垫圈为Q235钢。水平结构中楼板为钢筋混凝土压型钢板组合结构，压型钢板与钢梁间采用栓钉连接，钢柱外包加气混凝土砌块，内墙采用加气混凝土砌块。民用建筑中采用钢结构建筑做法与传统结构形式区别较大，在整个建筑中，不同的建筑中钢结构一般不相同，因此其安装不可能有一个统一的或相对固定的安装模式与工艺。

三.高层建筑物钢结构施工的技术以及措施

在对高层建筑物钢结构进行施工前，首先要对安装的技术路线进行选择，那么该如何选择施工技术呢，在选择前，要对高层建筑物的建筑环境以及建筑物本身的特点进行分析，要把所有能影响到施工的因素都要考虑进来，只有全面的勘察才能保证施工的质量与施工的进度。

1.安装技术路线的选择时候

（1）要对施工的环境以及施工的周围环境进行了解，只有了解了环境问题，才能选择施工环境的机械设备，要考虑现场施工的条件制定出一个施工的规划，然后按照规划进行快速、有效的施工。

（2）选择安装技术路线前要对钢结构的特点进行分析，要了解钢结构的组成以及荷载的途径。只有了解了钢结构的组成才能更好的分配出吊装单元，要想合理的进行施工顺序的按安排，就得清楚知道钢结构的荷载传递途径。了解了钢结构的特点，才能更准确的达到设计的标准。

（3）在进行安装施工前，要对设计的要求以及设计的理念进行了解，选择一个合适的施工队伍，保证施工队伍的技术能力与设计中的安装标准有效的统一起来。只有施工者技术能力的特长方面是设计中需要的，才能使安装技术达到最高境界。

2.对于高层建筑物的施工关键施工技术以及措施如下：

（1）钢结构焊接技术

超高层建筑物多采用钢结构的，钢结构的每个接点都是需要焊接的，并且需要焊接的地方非常多，由于承载的重量大，所以在焊接上要求的质量非常高。但是焊接的施工环境很艰苦，大量的焊接都需要在高空中完成，高空作业安全性低，并且焊接工作是一项本身就比较热的工作，要是在炎热的夏天进行，那么工作环境的温度会更高，不仅影响施工的质量还会影响施工人员的安全。因此在进行焊接方案的制定时，要把一切能影响到焊接进行的因素考虑进去，并且根据具体的钢结构选择适合的焊接技术。在进行施工之前要对焊接队伍进行培训，培训的内容要有依据性，要根据高层建筑物的特点进行培训，指出需要注意的地方，培训出一批高标准的焊接人员。

（2） 机械设备的选择

在施工过程中，机械设备的选择是非常重要的，要根据具体的钢结构情况进行吊装机的选择，在进行钢结构安装过程中，吊装机的选择是最为重要的。由于高层建筑进行钢结构安装时，大多数都是在高空进行作业，所以一般选择吊装机都是塔吊式起重吊装机，塔吊是进行高空安装的主力设备。所以在对塔式吊装机进行选择的时候，要考虑到吊装机的性能，对于吊装机的配置一定要高，要能符合钢结构安装高空作业的需求。吊装机的最高伸展高度要根据具体的施工要求来进行选择。

（3）测量技术

对于超高层建筑物来说，测量时视线的通透性相对来说不是很好，并且受到楼体本身的限制，进行测量时难度会非常大，所以对高层建筑物进行测量时，要选择配置好的仪器，并且配合正确的测量方法以及找准测量的线路，只有把各方面综合起来，才能提高测量的准确度，测量时要求工作人员要认真负责，测量前要对高层建筑物做全面的调查。目前对于高层建筑物来说，应用最广泛且收到的效果最好的测量技术就是选用GPS定位系统，来进行辅助测量，达到测量的位置以及路线的精准。

（4）仿真分析技术

在对高层建筑物钢结构进行施工中，由于钢结构本身有重力，并且在施工中会对其产生外力，高层钢结构施工的工期比较长，再受到外界环境的影响下，使得钢结构中焊接点以及其它部位出现变形。对于这些变形如果不加以控制，不但会影响施工的质量，严重会导致安全事故。所以针对施工中出现的变形情况，通常采用施工仿真分析技术，在结构没有发生变形前就对其进行预算，预算时都是根据实际施工进行预算的，所以得出的数据都是几乎和真实的数据相似的。通常选用计算机中的相关软件进行仿真实验的，了解结构的变形规律，一旦发生变形，可以精准的进行防护措施。

（5）预变形技术

由于高层建筑物已经不再是只有重量和高度两个特点了，还有一些倾斜、扭转的现象，在对倾斜或者扭转的高层特殊建筑物进行施工的时候，不得不考虑到施工中空间的三维变形，对于空间的三维变形现象一定要加以控制，否则变形严重会影响整个建筑物的安全性能，以及整体的功能。与此同时也要考虑到差异压缩变形以及沉降的现象，这些现象不加以注意，严重时会带来不可弥补的损失。

（5）气象保护措施

俗话说的好，高处不胜寒，是因为高处的物体受到雷电、风雨的影响非常大，所以在进行施工时，要考虑到雷电以及风雨对施工的影响，往往超高层建筑物施工的工期都非常长，所以在这期间，天气问题是不能确定的，施工单位可以和当地的气象局进行合作，预知天气，然后有根据的做出防护措施。

四.结束语

文章从钢结构施工过程中的主要施工工艺为切入点介绍了在实际施工过程中的施工技术及工艺。施工实践证明，施工过程中只有严格按施工图纸及现行规范施工，才能保证施工质量，达到预期控制目标。