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【摘 要】如今,伴随着建筑行业的迅速兴起,高层建筑也取得了快速的发展,逐渐成为当今建筑领域中主要的发展趋,而钢结构作为高层建筑结构中重要的组成部分,其施工质量的好坏将会直接影响到整个高层建筑物的安全稳定性.因此,加强做好高层建筑钢结构节点设计工作是十分关键的.但是,就我国目高层建筑钢结构节点设计而言,其中还存在很多的问题和不足,大大降低了高层建筑的使用质量.下面,本文就对高层建筑钢结构节点的设计进行研究讨论,具体介绍了几种节点的连接方式,并得出以下相关结论,以供参考.
【关 键 词】高层建筑；钢结构；节点设计；连接方式
0.引言
众所周知,高层建筑具备体积大、层数多等特点,由于这一类高层建筑能够有效的提高土地资源率,充分满足人们对于建筑工程项目建设的需求,受到了社会各界的广泛青睐,在我国城市建设中最为常见.通常情况下,施工单位为了确保高层建筑的施工质量,都会采用钢结构基础形式,以此来提高高层建筑的可靠度.因此,笔者通过多年的工作经验,对高层建筑中钢结构节点设计进行了初步的探讨分析,总结出一些自身的观点.
1.高层建筑钢结构节点设计的概述
在建筑工程设计过程中,钢结构主要有构件以及节点两个部分构成,这两个部分存在着密切的联系.在实际工作中,即使施工人员保证了钢结构构件的质量,但是如果没有根据相关规定来设计节点,同样会降低钢结构的质量,无法保证建筑工程的质量.在高层建筑工程中,钢结构具有非常高的稳定性,但是从一些数据表明,建筑工程的钢结构仍然会因为地震而造成严重的破坏,究其主要原因是由于对其节点的设计不够合理.由此可见,钢结构的设计不仅要求构件的质量达到设计要求,更需要考虑多种因素,将节点合理的设计,从而保证钢结构的稳定性.
2.高层建筑钢结构节点设计中常见连接方式
在实际的高层建筑施工过程中,施工单位在对钢结构进行制作时,施工人员必须根据实际的施工情况,选择出合适的节点连接方式,从而确保钢结构的连续性.因此,本文具体归纳了在我国目前高层建筑钢结构节点设计中常用的连接方式.
（1）可以说,焊接方法是一种比较常见的节点连接方式,其本身具备较强的延伸性,这就为钢结构节点提供了有力的保障.但是,这种连接方式最大的缺点是,其在实际焊接过程中的应力较大,这势必会对钢结构的抗震性能造成极其不利的影响.因此,施工单位若采用焊接连接方式的话,尽可能选择全通透的焊接方法,不仅能够达到理想的焊接效果,还从一定程度上,有效避免了钢结构受到更大应力作用的损坏,从而确保钢结构整体的施工质量.
（2）钢结构作为高层建筑中主要的承重构件,其必须具备较高的刚度,只有这样,钢结构才能承受高层家建筑上部分的承载压力.所以,施工单位就会采取高强度螺栓的节点连接方式,这种连接方法虽然操作便捷,但建筑材料价格成本较高,一旦管理控制工作不到位,就很容易造成资源的浪费,增加整个工程项目的建设成本,还会大大降低高层建筑的抗震额能力,最终导致高层建筑出现失稳等质量问题.
（3）目前,在高层建筑中,在连接钢结构节点的过程中一般都会采用这一连接方式,对于钢结构的翼缘部分,由于其受力较大,为了保证其稳定性,我们可以采用焊接的方式连接；而在钢结构的腹板部位,则可以采用高强度螺栓进行连接.这种连接方式是将两种连接方式的优点充分展示出来,具有较大的优越性.在工程施工过程中,施工人员需要注意的是,首先应该采用螺栓将钢结构定位,然后再采用相应设备对其翼缘进行焊接.
3.高层建筑钢结构节点设计内容
在对梁与柱进行节点连接的过程中,我们可以采用铰接、刚性连接以及半刚性连接进行.其中铰接方式使柱身承受梁的剪力,此时梁与柱之间的夹角可以自由转动；刚性连接可以是柱身不仅能够承受住梁的剪力,还能够承受其传递的弯矩力.此时,梁与柱之间的夹角在转动的过程中不会增大或减小；半刚性连接也就是柱身能够承受来自结构竖向的剪力与弯矩力,不仅如此,梁与柱之间的夹角虽然在转动的过程中会随之不断的改变,但是也会受到外界环境的限制.要想在高层建筑梁与柱节点进行刚性连接,使之达到理想的状态显然是不大实际的.
3.1梁与柱节点的连接对其极限承载力的要求
在我国大多数的高层建筑工程中,施工单位普遍采用了钢框架结构,其中的主体是属于贯通型的结构形式,以此来提高高层建筑结构的抗震性能.其次,施工人员还会将钢框架与钢支撑相互连接在一起.此外,还有部分施工单位直接梁与柱进行连接,对于短梁的部分,采取焊接的连接方法进行处理,从而促使短梁与梁之间更好的拼接.
由上所述,我们需要对钢结构的翼缘采用全熔透焊缝方法,并且会提供给梁柱相应的极限受弯承载力,要求这一承载力高于梁的受弯承载力的2倍；钢结构的腹板采用刚强度螺栓连接之后会向梁柱提供相应的极限受剪承载力,此时要求其承载力高于梁跨与受弯承载力相对应的受剪承载力的2倍左右,同时也要高于两腹板的受剪承载力.
3.2梁与柱连接节点的抗震构造
梁与工字形截面柱的翼缘或箱形截面柱直接连接时,应符合下列抗震构造要求：梁翼缘与柱翼缘之间采用全熔透坡口焊缝,8度乙类建筑和9度时,应检验V形切口的冲击韧度,其恰帕冲击韧度在-20℃时不低于27J；柱在梁翼缘对应位置设置横向加劲肋,加劲肋的厚度不小于梁翼缘的厚度,6度抗震设防时,可以通过计算适当减小加劲肋的厚度,但不小于梁翼缘厚度的一半；梁腹板采用摩擦型高强度螺栓通过连接板与柱连接.
3.3次梁与主梁连接节点的设计
梁在工地的拼接,主要用于柱带悬臂梁段与梁的连接,其拼接形式有：翼缘采用全熔透焊缝连接；腹板用摩擦型高强度螺栓连接,翼缘和腹板均采用摩擦型高强度螺栓连接；翼缘和腹板均采用全熔透焊缝连接.次梁与主梁的连接宜采用铰接连接,按次梁的剪力设计,并考虑连接偏心产生的附加弯矩,可不考虑主梁受扭.抗震设防时,为防止框架横梁的侧向屈曲,框架横梁下翼缘在节点塑生区段应设置侧向支撑构件.由于梁上翼缘和楼板连在一起,所以只需在互相垂直的主梁下翼缘设置侧向隔撑,此时隔撑可起到支撑两根横梁的作用.
4.结束语
综上所述,可以得知,高层建筑钢结构节点设计对于高层建筑物工程的施工质量有着至关重要的影响与作用.因此,在实际的高层建筑工程施工过程中,施工单位必须高度重视钢结构节点设计问题,设计人员必须根据实际的工程需要,制定出完善的钢结构节点设计方案,其次,无论是钢结构的制作工程,还是安装施工,都应该加强做好严格的质量控制措施,采取相关有效的预防对策,避免发生不必要的麻烦,从而促进高层建筑工程的顺利开展,逐步提高我国钢结构节点设计水平.
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