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轻钢结构节点设计实践研究

作者：童敏

来源：《科技资讯》2014年第25期

摘 要：轻钢结构的实践应用在建筑工程领域当中是必不可少的，且多用于大跨度的建筑当中，因为它具有刚度大、自重轻、强度大等优势。在轻钢结构的设计过程中，不仅要从大局出发，考虑到它的整体受力，也要锁定细节，不能忽视节点的处理。连接节点的设计与建筑工程的质量是息息相关的。本文主要从轻钢结构构件的设计要求、连接方式及连接节点等几个方面进行阐述，说明节点设计的重要性及其广泛应用。 关键词：轻钢结构 节点设计 实践

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（a）-0070-01 与传统的混凝土结构相比而言，建筑工程领域的的轻钢结构具有很大优势，比如建造周期短、跨度比较大、抗风抗震能力较强、维修费用低、简单易行等。与重钢结构相比而言，轻钢结构显得比较轻，而且结构基础要求也比较低，周期之短和速度之快使它很适合于建造跨度大的结构。其应用的广泛程度，我们可以在大型超市、体育场、展示厅等很多领域可以看到，因此，其连接节点的设计是否合理是一个很大的安全问题。 1 连接节点的形式

轻钢结构的连接节点形式可以分为三类：一是按照构件与构件之间的连接方式可以将其分为梁-柱连接和梁-梁连接；二是按照构件的受力方式可以分为扭矩连接、单剪连接、弯矩连接和它与轴向力的组合连接；三是按照构件的连接形式可以分为端板连接、双板连接和单板连接。

2 连接节点的设计

轻钢结构的连接方式取决于建筑工程的要求，即对钢结构的加工和安装要求，这是节点设计的第一个要求。在工程中，有关人员可能会要求进行焊接，并且保证焊缝的质量。为了让钢构件既满足工程进度的要求，又能够很方便的在现场进行安装，因此需要在节点设计中，用螺栓连接两个构件；只有在螺栓因为构件的尺寸原因、空间不足等原因，难以连接某些节点，或者它的连接将会让整个节点变得比较混乱的时候再采用现场焊接。

连接焊缝和螺栓所提供的力要比所给的外力要大，同时也要比构件的最大承载力还要大，这是节点设计的第二个要求。当浇筑混凝土时因为疏忽而忽略了预埋件时，可以使用HILTI膨胀螺栓和化学螺栓进行连接，更好的固定住钢构件和混凝土，这也是常用的一种构件连接方法。还有一种情况可以采用现场焊接，即为了使构件和预埋件之间的连接较为方便，也能很方便的处理对预埋件的定位偏差所造成的不良影响，这种情况下通常都会采用现场焊接。

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3 连接节点的方法

对于连接槽钢之类的次梁来说，单板连接是简单易行的。在螺栓受到了偏心载荷的情况下，只要其承载力仍然大于外载荷，且单板于主梁的焊接缝缝一般是从三面进行焊接的，其受力状态还是比较均匀的。要是因为上下易缘切割腹板需要加筋，那就可以在腹板内焊接一个加劲板。

在主梁上难以紧固螺栓时，在外载荷比较大，螺栓单剪难以抵抗外载荷的情况下，可以使用双板，其不足之处就是主梁和螺栓受到了偏心载荷的影响，因此还需要计算螺栓在剪力及弯矩综合作用下的所受到的力。设计载荷的选择是节点设计的一个重要因素。我们知道，轻钢结构的设计规范是CSA16.1，它的设计载荷与梁的屈服强度、跨距及被连接梁的抗弯截面系数有很大的关系。当跨距比较小时，设计载荷之值是梁腹板抗剪力的二分之一，最大值不能超过梁腹板的抗剪力。

轻钢结构设计中的两个基本连接是梁-梁和梁-柱，可以采用简支梁连接的方式，使用端板、双角钢、单双板进行连接。一般情况下会将双角钢与次梁在车间里焊接好，然后在现场将双角钢与主梁腹板用螺栓连接起来，如此一来，螺栓就不会受到偏心载荷的影响，虽然偏心载荷由焊缝承受，但由于之前的焊缝采用的是三面焊接，其抗弯能力还是很强的，因此，在载荷较重的情况下，可以采用双角钢进行连接。在其他的一些场合下，假如载荷比较小，那么就可以使用端板进行连接，适当地增加端板的厚度，就能够承受轴向力和剪力的组合载荷；假如载荷比较大并且和主次梁形成了一定的角度，那么就可以将钢板弯折成一定的角度，类似于双角钢的连接；当主次梁不是正交时，端板的连接优势就超过了双角钢的连接。 4 连接节点应考虑的问题

节点的连接有一定的原则，一是构件的连接应该按照等强度的原则进行设计，拼接构件和连接强度必须能够传递断开截面的最大承载力；二是节点连接的构造形式比较简单，便于安装、维护和运输；三是节点的连接应该有延性，因为建筑类的钢材本身所具有的延性对于抗震设计来说十分重要。

在轻钢结构的设计工作中，连接节点的设计是一个不可忽视的环节，设计者应该根据连接接点所在的位置及其要求的刚度和强度，须合理仔细的确定连接节点的方法、形式、具体构造、计算方法等基本工作。在设计当中，应该按照设计要求、载荷、材料选择的具体要求等方面进行仔细了解，以便更好的运用到施工当中。

在轻钢结构施工过程中，常会出现的一种情况是现实中的节点与结构分析模型有很大的差异，这就是因为我们在结构分析前，没有对节点的形式进行充分的思考研究。连以下是应该考虑的问题：一是节点设计必须考虑到施工空间和构件安装顺序。比如安装螺栓、进行现场焊接等都需要一定的空间，空间小了可能就会无法完成必要的工作；每个构件都有它的安装顺序，

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一步错就会步步错。此外，尽量让工人在现场进行临时固定与定位。二是节点设计需要考虑到制造厂的工艺水平。三是节点防腐。钢结构主要使用涂防锈漆进行防锈处理。 5 结语

近几年，我国的高层建筑在不断的增加，对钢结构的质量要求也在逐渐提高，因此节点的设计应用也十分重要。随着钢结构的不断发展，我们会更好的把握连接节点的刚度、承载力以及强度，会在设计水平和设计能力上取得更好的成绩。科技的进步，社会的发展必然导致人们审美观念的变化，轻钢结构的应用也在不断冲击着人们的审美观念，从理性的角度出发，我们可以把传统和现代的建筑风格与材料相结合，吸收其中值得借鉴的部分，创造出更为精品的轻钢结构建筑。毋庸置疑，轻钢结构建筑的设计不能脱离建筑设计的原则，在此基础上可以发挥钢结构的优势进行合理施工。此外，在结构上也应该从严要求，争取做到最好。 参考文献

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