黄璜
中石化宁波工程有限公司上海分公司, 上海 徐汇 200030
摘要：现阶段，钢结构的应用越发广泛，梁柱节点连接设计在钢结构整体设计中具有重要的作用和意义，钢结构的可靠性和整体性通过连接节点的安全性得到有效保障，并且梁柱节点连接设计对制造安装的作业速度和质量起到有效促进作用，与建设周期与成本有着密切关系，因此加强对钢结构梁柱节点连接设计的分析和研究，能够有效促进钢结构项目的可持续发展。
关键词：钢结构；梁柱节点；连接设计
引言
梁柱节点连接设计在钢结构整体设计中具有重要的作用和意义，钢结构的可靠性和整体性通过连接节点的设计安全性得到有效保障，并且梁柱节点接接设计对制造安装的作业速度和质量起到有效促进作用，以及与建设周期与成本有着密切关系，因此加强对钢结构梁柱节点连接设计的分析和研究，能够有效促进钢结构项目的可持续发展。
1钢结构与装配式钢结构
经过长期不断改进和创新，我国的建筑行业已经发展到一个新的高度。而在对传统的建造工程项目进行改进时，要充分结合当前的施工环境来思考问题，把最适合的项目结合到工程当中。钢结构在目前的建造工程中很常见，其强度和实用性都与现代化的建造设计理念相契合。装配式钢结构与钢结构的差别是很大的，尽管钢结构是天然的装配式结构，但钢结构却不一定都是装配式建筑。传统的钢结构都是采用焊接的方式对梁柱进行施工，由于焊接处承载的压力非常大，很容易会出现梁柱断裂的状况。装配式钢结构很好地解决了这一问题，施工时不会出现焊缝，并且稳定性也要远超传统的钢结构。而且装配式钢结构的零部件可以批量化生产，不用再像之前那样需要到处采购了，只需在现场进行组装就能够投入使用。这样极大地精简了施工的环节，而且也使得建筑的拆卸变得更加方便。拆除下来的钢材还能够进行二次利用，贯彻了绿色环保的发展思想，推动了建筑行业的可持续发展。
2钢结构梁柱节点特征
1）铰接的节点柔性大，钢梁只需下腹板位置使用高强螺栓连接，上下翼缘出位置无需展开场地焊接操作。铰接结构简便，可以在一定程度上简化场地安装程序和步骤，同时还能够减少工作量，并且场地安装操作不受气候影响，可以提高钢结构安装的速度。2）刚接的强度和刚度很高，同时具有很好的受力性能，但是其结构复杂，施工有困难。在钢结构梁柱节点连接设计时，一般采用刚接形式，其根本原因是梁柱节点承受的荷载很大，同时需要有小于风荷载以及水平地震所导致的位移。
3钢结构梁柱节点连接方式分类
3.1铰接方式
进行钢结构梁柱节点连接操作时，铰接方式属于常用的梁柱连接方式，在实际应用中，该节点连接方式最大的应用特点是结构的柔性相对较大，具备较高的应用韧性。铰接方式操作时需要在腹板钢梁所在位置处，利用高强螺栓对钢梁节点进行连接，借助高强螺栓来完成固定工作。其应用的过程非常简便，这也减少了技术应用时的作业量，而且该连接方式的适用性较强，不会因为周围环境因素而出现一些应用类问题。但是从耗能情况上来看，利用该方式连接的钢结构，其抗风性能与抗震性能相对较差，并且在后续维护时所需要投入的成本也较高。
3.2刚接
采用此连接方式的强度和刚度较高，并且受力性能良好，但施工难度较大，构造复杂，通常在钢结构梁柱节点设计中广泛运用，其能够承受的较大的荷载，以及能够有效避免水平地震和风荷载所造成的位移现象。
3.3半刚接方式
除了上述两类焊接方式外，半刚接方式也属于常用的焊接方式，在具体的设计操作过程中，该连接方式属于上述两种连接方式的综合体。在该连接方式正式应用之前，需要做好钢结构受力情况的计算工作，根据计算结果对于梁柱节点的处理方式进行明确，以此来提高整个设计结构的适用性。但是从现行建筑设计规范内容来看，在实际应用中，并没有对此类内容进行明确规定，而且对于节点转动刚度要求也没有明确，这也会增加计算过程的多变性，因此为了确保施工过程的安全性，一般情况下并不会使用到该连接方式。
4钢结构梁柱节点连接设计的优化内容
4.1钢管柱与梁柱的节点连接
圆柱与套筒的连接是在悬臂端梁的基础建立的，它可以对外部套筒的厚度进行调整，然后以此对节点的承载力进行控制。这一连接方式出现得相对较少，只会应用在具有特殊要求的建筑结构中。这种方式可分为：焊接、栓接与混合连接环节，在精简施工过程的同时保证了施工质量。对于高层建筑的施工来说是非常重要的，降低了竣工后返修的概率。这种连接方式还常常用于建筑的维修，对于建筑业的发展有着很深远的影响。外套管式连接的结构是十字型的，其管壁的厚度与节点性能息息相关，其承载力也会跟随其厚度的变化而变化。但是如果管壁的厚度超出范围时，会因为因套管过重影响节点的性能。而内套管式连接相比之下就很麻烦了，它的施工周期非常地长，而且其施工效率也很容易受到外在因素的影响。但是这种方式的效果还是不错的，它能够非常有效地保证节点的各项性能。工作人员在施工时需要注意管壁的调控，大于柱壁厚度2mm时的效果是最好的。
4.2承压高强螺栓连接优化设计
针对承压类型的高强螺栓连接设计优化，与针对摩擦类型的高强螺栓连接设计优化是不同的。主要是因为中国的钢结构建筑较少采用承压类型的高强螺栓连接方法，业界的文献、资料均详细介绍了摩擦类型的高强螺栓连接方法，而对于承压类型的高强度螺栓连接方法只有简单介绍，所以，中国目前的高强度螺栓连接设计，依然是以钢结构设计要求为标准的，较少对其进行优化设计。在进行承压类型高强度螺栓设计计算时，针对剪连接沿着杆轴方向的受拉连接，需要依据规范展开，同时还需要在这一基础之上进行优化与创新。钢结构设计中，抗剪力连接，并且受剪力和杆轴方向拉拔力的连接方法之中，需要确保承压类型的高强度螺栓层间受承载力设计值不应当超出摩擦类型的连接设计值，这是因为承压类型的高强螺栓连接研究不成熟，实践应用方面的经验较少，所以必须要持续改善与优化，同时进行严格计算。假设使用这种类型的高强螺栓连接方法，必须要确保承载力不超出摩擦类型高强螺栓连接的1倍，防止钢结构设计的稳固性及安全性受到不良影响。
4.3全焊节点设计
为了避免结构刚度增加现象的出现，在接头部位应力较集中时，应当依据“强节点弱杆件”原则，适当加强节点。在不会出现失稳现象时，可适当削弱梁，在梁上形成“塑性铰”。同时，还应当尽可能的减少结构与焊接结构处的应力集中，对于腹板工艺孔，应确保其能够平滑过渡，避免应力集中现象的出现。此外，在不减小腹板连接强度环境下，还可适当增加工艺孔，为焊接操纵提供便利，提升焊缝质量。
结语
通过上述针对钢结构梁柱节点连接特征的分析，在进行节点连接设计时，需要全面考虑建筑实用性、适用条件、连接节点特点以及钢结构受力特点等因素，并对相关设计问题进行深入、细致的分析和研究，结合实际情况，对节点连接设计进行优化，采用合理科学的设计方案，使整体钢结构的受力稳固性和安全性得到有效保证，同时要求相关设计人员对结构设计各方面知识应充分了解和掌握，并对结构设计事项加强研究力度。
参考文献
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