中国十七冶集团有限公司 安徽省马鞍山市 243000
摘要：随着建筑行业的发展，钢结构建筑的应用也越来越普遍。这几年来， 在我国有很多和上海的环球金融中心、央视大楼、上海浦东的金茂大厦等类似的高层建筑都采用了钢结构，大跨度工业厂房、低层装配式钢结构住宅等同样选择使用钢结构进行建造。钢结构在我国建筑行业中发挥的作用也逐渐增大， 钢结构的优势也愈发凸显。在钢结构建筑中，梁柱的节点连接方式对于整个钢结构的稳定、 强度和刚度有着重要的影响，因此节点的连接方式问题一直是被讨论的热点。本文通过查阅大量的相关文献，首先简单分析了钢结构梁柱节点稳定性影响因素，然后简单介绍了钢结构梁柱节点的主要连接方式，本文提出了一种新型钢结构梁柱节点，该梁柱节点是由H型钢柱和箱型梁组成，另外辅以梁套用于梁柱之间的连接，来控制节点连接处的受力分布及刚度变化，从而增加连接节点处的受力能力和抗形变能力，以此保证梁柱节点处保持弹性而不发生破坏。
关键词：钢结构；梁柱节点；稳定性；构造；防火
Abstract：With the development of construction industry, the application of steel structure building is more and more common. In the process of using steel structure, the outstanding problem is the stability and fire resistance of steel structure. At present, the "H" shaped steel beams are mainly used in the market because of their simple structure, and they are mainly supported by the connecting plate in the middle. If the connecting plate bears too much force, it is easy to cause the beam to deform or even to break, so it is necessary to study the bearing capacity and stability of the beam. Based on the author's own work and study experience, this paper briefly analyzes the influencing factors of the stability of the steel structure beam-column joints, and puts forward a kind of pertinent construction measure, the purpose is to promote the development of stability of steel structures.
Key words：Steel structure；Beam-column joint；Stability；Construction；fire protection
背景：随着建筑行业的发展，钢结构建筑的应用也越来越普遍。钢结构建筑相比传统的混凝土建筑而言，用钢板或型钢替代了钢筋混凝土，强度更高，抗震性更好。并且由于构件可以工厂化制作，现场安装，因而大大减少工期。由于钢材的可重复利用，可以大大减少建筑垃圾，更加绿色环保。钢结构在使用的过程中，比较突出的问题就是钢结构的稳定性及防火性能。目前，市场上主要以“H”型钢梁为主，构造简单，主要依靠中间的连接板进行承重，如果连接板承受的作用力过大，容易导致梁变形甚至断裂，因而需要对梁的承受能力及稳定性进行研究。在本文的论述中，主要介绍了一种对钢结构梁柱进行处理的方法，这一方法的应用在钢结构建筑施工中具有相当重要的意义，希望在今后的建筑发展中可以起到借鉴的作用。
由于人们对建筑物质量的要求逐渐提高，因此建筑物处理保证外形美观之外，还需要保证一定的稳定性，从而满足人们生活的需求。钢结构梁柱在建筑结构中占有重要的地位，与钢结构建筑物的质量联系紧密，目前梁柱的交接处理已经成为建筑技术人员的研究重点。
一、梁柱节点影响因素：
钢结构建筑梁柱连接及梁的承受能力直接影响整个结构的稳定性，首先简单分析钢结构梁柱节点稳定性影响因素：
1.梁柱连接：梁柱节点指的是钢结构中梁与柱的连接结合部分，是钢结构建筑中受力最为复杂、最为关键的组成部分，它对于提高结构整体的强度、 稳定性以及抵抗地震的能力有着非常直接的关系。节点在正常使用的状态下能够将梁与柱有效的连接起来，使梁柱组成为一个整体，共同承受相应的荷载， 一旦节点被破坏， 就会导致整个结构丧失稳定性。在地震的作用下，钢结构之所以能够做到大震不倒、小震可修就在于梁端和节点发生塑性变形，能够通过形成的塑性铰有效的吸收并耗散了地震所产生的能量，使地震的能量传递不到梁柱节点处。往往在节点处结构构件的连接是较为复杂的，节点处也是整个结构中较为薄弱的部位，而且节点处的受力较为密集，节点的施工较为麻烦，因此节点的连接方式能够直接影响节点的受力性能，好的节点组成形式可以加强结构的整体稳定性，而较差的节点会直接导致整个结构的失效破坏。目前钢结构梁柱连接一般采用刚性连接，即在H型钢立柱上端设置一个支撑板，梁直接通过高强螺栓或是焊接形式连接在一起。上述连接方式对于吊装的精度要求非常高，增加构件的吊装难度及施工难度。且焊接连接时容易破坏原有梁柱构件的厚度及刚性，从而影响节点稳定。
2.梁的承受能力：钢结构建筑目前主要以H型钢梁为主，传统的H型钢梁包括上支撑板、下支撑板以及连接上下支撑板之间的连接板，在使用时仅仅依靠中间的连接板进行支撑，但是因为连接板需要承受的作用力过大，容易发生断裂或者变形，因此需要对H型钢梁进行构造上的优化。
3.钢结构防火：钢材本身虽然不会起火燃烧,但钢材受温度影响很大，在250℃钢材的冲击韧性下降，超过300℃，屈服点与极限强度显著下降。实际火灾下，荷载情况不变, 钢结构失去静态平衡稳定性的临界温度为500℃左右，而一般火场温度达到800～1000℃。因此，火灾高温下钢结构很快地会出现塑性变形，产生局部破坏，最终造成钢结构整体倒塌失效。因此钢结构建筑必须采取防火措施，以使得建筑具有足够的耐火极限。防止钢结构在火灾中迅速升温到临界温度， 防止产生过大变形以至建筑物倒塌，从而为灭火和人员安全疏散赢得宝贵时间，避免或减少火灾带来的损失。
二、传统钢结构梁柱连接：
1、梁柱节点指的是钢结构中梁与柱的连接结合部分，是钢结构建筑中受力最为复杂、最为关键的组成部分，它对于提高结构整体的强度 稳定性以及抵抗地震的能力有着非常直接的关系。节点在正常使用的状态下能够将梁与柱有效的连接起来，使梁柱组成为一个整体，共同承受相应的荷载，一旦节点被破坏，就会导致整个结构丧失稳定性。在地震的作用下，钢结构之所以能够做到大震不倒、 小震可修就在于梁端和节点发生塑性变形，能够通过形成的塑性铰有效的吸收并耗散了地震所产生的能量，使地震的能量传递不到梁柱节点处。往往在节点处结构构件的连接是较为复杂的，节点处也是整个结构中较为薄弱的部位，而且节点处的受力较为密集，节点的施工较为麻烦，因此节点的连接方式能够直接影响节点的受力性能，好的节点组成形式可以加强结构的整体稳定性，而较差的节点会直接导致整个结构的失效破坏。因此，为了满足“强节点、 弱构件” 的结构抗震设计要求，对于梁柱来说，必须要有足够大的强度和刚度，才能满足对于梁柱节点延性上的要求。 因此，我国实施的相关规范对于钢结构建筑的基本要求是： 梁柱节点应该具有足够大的强度和刚度，安全可靠；节点处内力传递应该明确，避免过于复杂的受力情况出现；在进行梁柱节点的设计时要考虑经济成本是否合理，制作的钢结构是否方便运输，以及实际建设中节点的组装连接是否简单方便快速。
2、传统钢结构梁柱连接
梁与柱的连接在钢结构建筑中通常采用下文所提到的 3 种连接方式， 在对钢结构进行节点设计时，主要是根据节点的转动刚度来判断一个节点是属于刚性、半刚性还是铰接连接。
（1）刚性连接。在承受荷载而导致变形的过程中，梁柱结构不会发生明显的夹角变形，梁柱之间没有相对的转动，梁柱节点能够有效地传递弯矩和剪力。刚性连接可以使梁柱节点符合力学设计原理在建筑结构中的应用，在节点处能够保持结构的整体性和连续性。节点在使用刚性连接的前提下，节点处的各个构件在最大承载力的作用下形成的角度是不会发生改变的，可以保证节点处的稳定性。除此之外，采用刚性连接的梁柱节点的强度要大于被连接构件整体所产生的屈服强度。刚性连接的刚度相对较大、强度较高、受力性能较好，框架结构的节点连接方式一般都采用刚性连接，刚性连接也经常被用于多、高层钢结构建筑的梁柱连接中，但如果结构采用了刚性连接，那么需要对节点的加工制作质量作比较高的要求。
（2）半刚性连接。也就是结构的梁柱之间在受力的条件下会产生一定的角度，既能够承受一定的剪力和弯矩，又能够发生一定的转动，也就是说介于刚性连接与铰接之间的就是这种连接方式。与刚性连接一样，半刚性连接同样要求梁柱节点的承载能力必须大于建筑构件连接的承载能力，半刚性连接在实际工程应用中相对来说比较经济实惠，但是对于结构的变形和承载能力有一定的影响，尚处于研究开发阶段，而且由于半刚性连接是一种比较特殊的连接方式，要求它的弹性刚度要大于连接节点的刚度，所以在实际建筑工程设计中一般不会被采用或者是小心的使用，往往会用在低层的框架结构或厂房的连接中。
（3）柔性连接（也称之为铰接）。柔性连接指的是在梁柱承受力的作用时，梁柱之间会产生相应的位移，存在一定的角度，并且发生相对的转动，不限制某一方面的变形，这种连接方式是不能够承受剪力和弯矩的。柔性连接的构造相比较而言是较为简单的，但是刚度与前两种连接方式相比比较低、承载力比较差，相对来说不重要的构件连接一般才会采用这种连接方式。一般来说，建筑构件上是不会使用铰接连接的，主要是因为铰接承受的弯矩不够，没办法承受相对应的荷载。在实际的施工中，建筑构件端部的连接会经常采用这种连接方式， 比如：柱脚、梁体端部等，受力比较小，在节点的实际使用过程中，也发现了这种铰接的连接方式并不意味着结构能够完全实现全铰接。通过比较上文提到的三种连接方式，可以知道在现实建设施工中，刚性连接的应用是最为广泛的，有效的节省工程的建设周期。
三、新型钢结构梁柱连接节点
针对以上分析，钢结构建筑梁柱节点稳定性能及防火性能急需解决。本文提出了一种新的梁柱节点采用的是栓接与焊接相结合的连接方式，如下图所示：
.png)
.png)
.png)
.png)
具体实施步骤如下：
a、将带有5支撑条的2立柱根据施工图纸固定在基础上，将3梁套套在1箱型梁上；
b、使用吊装设备将1箱型梁及3梁套吊起，并与2立柱通过6连接板在7螺栓孔位置使用高强度螺栓进行连接（梁柱连接时只需吊装设备水平移动，降低安装难度）；
c、调整好梁柱连接后，使用4固定块将3梁套与1箱型梁焊接固定，将3梁套两翼与2立柱焊接连接；
d梁柱安装完成后在1箱型梁内部注入9冷却液并封口。
通过以上方式：钢结构梁加入了冷却液的形式提高了箱型梁的耐火极限；改进箱型梁与立柱的连接方式，提高了箱型梁的承受能力，降低了施工的难度。
总结
综上所述：钢结构结构中的梁柱部分对建筑物的安全稳定性有一定影响，尤其是梁柱交接部位的处理，在进行梁柱连接位置处理时，应该保证节点位置的施工符合建筑物的质量要求，从而保证建筑物的结构安全。为了保证梁柱交接处理方法的不断发展，应该从节点的构造、连接方式、施工方法等方面展开讨论，从而保证钢结构建筑物质量符合生产的规定。另外钢结构钢结构梁柱连接节点是整个结构体系的枢纽，直接承受各种荷载、保证整体结构的稳定和安全。本文主要阐述一种新型的梁柱节点连接构造及其连接方式，能够极大的提升梁柱稳定性及防火性能。
新型钢结构梁柱节点采用了栓接和焊接相结合的连接方式，同时辅以限位固定的方法，使之避免了传统焊接破坏梁的材质及完整，保证梁的完整性及均匀受力，这样的连接方式既避免了焊接时造成的缺陷， 提高了施工质量，又加快了节点在工地进行现场施工组装的速度。1同时采用了一种工厂定制型的箱型梁，此构造能够极大的提高了构件的耐火极限，从而提高了结构的稳定性及防火能力。
参考文献：
[1]陈绍蕃.钢结构设计原理[M].第三版.北京:科学出版社，2005
[2]卜素.关于建筑结构梁柱节点施工探讨.建筑设计及理论,2016-05
[3]王文良.浅谈框架建筑结构梁柱节点施工技术王文良.建筑设计及理论,2017-12
[4]马龙.钢结构梁柱连接节点设计探究.建筑设计及理论,2017-09
[5]廖久国.钢结构梁柱节点设计应注意的问题与连接的优化设计.建筑设计及理论,2017-03
[6]黄先浪.建筑工程钢结构梁柱连接节点设计研究.文化科学,2018-12
[7]吕溯.多高层房屋钢结构梁柱刚性节点设计研究吕溯.建筑设计及理论,2017-12
[8]鲁秀秀,王燕,刘秀丽，钢结构装配式梁柱连接节点研究进展.钢结构,2016,31
[9]吴迪.装配式建筑节点连接方式研究综述.中外建筑,2016,(08)
[10]张颜颜.新型梁柱装配式刚性节点的抗震性能研究[D].青岛理工大学,2013.
作者简介：
吕旭（1991-06），男，汉族，籍贯：安徽省阜阳市，当前职务：工程部部长，当前职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：钢结构