SRC 梁－CFT 柱节点受力性能研究
金怀印
（中国上海民航新时代机场设计研究院有限公司，上海200335）
摘要：型钢混凝土（SRC ）梁－钢管混凝土柱（CFT ）节点具有承载力高、刚度大、延性好等优点。以银川国际机场T3
航站楼SRC 梁－CFT 柱节点为原型，基于商用软件ABAQUS 建立了综合考虑材料非线性、几何非线性以及钢材和混
凝土之间界面特性的有限元分析模型，并利用已有试验结果对该模型进行了试验验证。在此基础上，对型钢混凝土
梁－CFT 柱节点的受力性能、破坏机理、承载能力及延性等进行了非线性有限元分析研究。研究表明，节点具有较大
的承载能力与延性，满足工程安全性要求；节点破坏机制为梁铰破坏；水平荷载－位移曲线表明节点强度、刚度退化
缓慢。
关键词：型钢混凝土梁；CFT 柱；节点；受力性能；非线性有限元模型
中图分类号：TU398文献标识码：A 文章编号：1672-0679（2013）01-0046-05
钢管混凝土结构由于具有优异的力学性能、良好的经济效益而在建筑结构中得到了广泛的应用，其梁柱
连接节点的力学性能是保证整体结构正常工作的基础。目前国内外已对钢梁－CFT 柱节点、钢筋混凝土梁－
CFT 柱节点进行了较多的试验研究和理论分析，Cheng 、Fujimoto 、Nishiyama 和Fukumoto 等对钢梁－CFT 柱节
点进行了试验研究，探讨了各种节点连接构造对节点受力机理的影响，并对节点的传力机理、承载能力等进
行了理论分析[1-4]。有关RC 梁－CFT 柱连接节点的研究工作多由国内学者完成[5-7]。聂建国[8]对组合梁－CFT 柱
节点进行了试验研究，并对节点的承载能力、变形性能以及恢复力模型进行了理论研究。但总的来说，目前
对CFT 柱节点的研究尚存在一些不足，对隔板贯通式连接节点的受力性能研究较为薄弱，而对SRC 梁－CFT
柱连接节点则几乎为空白。
文中以拟建中银川机场T3航站楼为工程背景，通过非线性有限元分析，对工程拟采用的SRC 梁－CFT
柱连接节点的受力性能、破坏机理、承载能力及延性等进行了研究，并进行了工程安全性评判。
1工程简介
银川国际机场T3航站楼位于黄河东岸银川灵武市临河镇银川河东机场内，属于超长大跨度混合结构，
其建筑造型复杂，平面尺度大。地下一层采用钢筋混凝土框架剪力墙结构（外围为钢筋混凝土剪力墙，部分
矩形CFT 柱落地）。地上二层加局部夹层，结构形式为以钢筋混凝土框架结构为主的混合结构。为了实现建
筑造型的需要，屋盖采用钢屋盖，部分梁柱采用SRC 梁或CFT 柱。
2节点设计
本工程中框架节点类型包括RC 梁柱节点、SRC 梁-矩形CFT 柱节点、SRC 梁及RC 梁-矩形CFT 柱节
点。SRC 梁中钢骨与矩形CFT 柱的主要连接方式有内隔板式梁柱连接、贯通隔板式梁柱连接、外隔板式梁柱
连接[5]。SRC 梁中钢筋与矩形CFT 柱的主要连接方式有环梁式连接、穿心式连接、牛腿/环板焊接式连接。
SRC 梁-矩形CFT 柱节点需同时实现梁内钢骨及纵向钢筋与矩形CFT 柱的可靠连接，节点构造与受力
都较为复杂。在保证节点安全、传力可靠及良好的施工可行性的前提下，结合现有的RC 梁-CFT 柱的节点及
钢梁-CFT 柱节点构造，综合对比，本工程采用变截面钢骨梁（在节点两侧钢骨梁截面高度及翼缘板厚度加
大），钢骨梁与钢管采用贯穿式隔板连接，节点构造及几何尺寸如图1所示。钢管与贯穿式隔板采用剖口熔透
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—[收稿日期]2012－03－27
[作者简介]金怀印（1977-），男，山东苍山人，工程师，博士。
第26卷
第1期苏州科技学院学报（工程技术版）Vol．26No．12013年3月Journal of Suzhou University of Science and Technology （Engineering and Technology ）
Mar ．2013
第1期焊缝焊接连接。贯穿式隔板与钢骨翼缘整体切割制作。SRC 梁中钢筋与钢骨梁翼缘焊接连接。
3
有限元分析模型3.1材料模型
钢材和钢筋采用ABAQUS 中基于经典金属塑性理论的弹塑性材料模型，在多轴应力状态下满足屈服准
则、流动法则和硬化法则。屈服准则采用Von Mises 屈服准则；流动法则为相关流动法则；单调荷载作用下，
采用等向强化法则，当塑性应变发生时，屈服应力在各个方向同等增加；在往复荷载作用时采用随动强化法
则，以考虑金属的Bauschinger 效应。
钢材和钢筋具有明显的屈服平台，应力-应变关系采用三折线模型，其中，屈服应变εy =f y /E s ，屈服平台终
点应变εh =10εy ，极限应变εu =100εy ，。
混凝土采用ABAQUS 提供的损伤塑性模型，该模型采用各向同性弹性损伤结合各向同性拉伸和压缩塑
性理论来表征混凝土的非弹性行为。素混凝土采用美国学者Hongnestad 提出的单轴受压的应力－应变关系
模型。核心混凝土采用韩林海提出的约束混凝土模型。混凝土拉伸曲线上升段采用直线，下降段采用Kang
和Lin 提出的多段下降式[10]。
3.2界面模型和边界条件
组成SRC 梁-CFT 柱节点的不同材料具有不同的材料特性，在外界作用下，各种材料界面之间将会发生
相互作用，以使其协同工作。本文有限元模型采用了不同的方法对各种接触界面进行了模拟，以尽可能精确
地反映材料界面特性对节点受力性能的影响。
型钢（钢管、钢梁、贯穿式隔板等）与混凝土之间的界面模型均由法线方向的接触和切线方向的粘结滑移
构成。法线方向的接触采用硬接触，即垂直于接触面的压力可以完全在界面间传递。界面切向力模拟采用库
伦摩擦模型，摩擦系数为0.3，弹性滑移量为单元特征长度的0.005。螺纹钢筋与混凝土之间设置纵向单向弹
簧模拟两者之间的纵向的粘结滑移，切向应力可参照Houdle 和Mirga [11]所提出的粘结应力计算公式确定，同
时，采用约束方程“Equation ”对纵向钢筋与混凝土的法向自由度进行约束。
为了准确模拟水平荷载作用下节点的边界条件和柱子发生位移时的重力二阶效应，采用柱端加载方案。
节点的边界条件：柱底中线上施加x 、y 、z 三个方向的位移约束，以模拟柱底部的铰支座；梁端面仅施加y 、z
两个方向的位移约束，放松x 方向的位移。
3.3单元选型及网格划分
钢管、内置型钢与节点加强环板采用8节点二次减缩积分壳单元S8R ，S8R 属于四边形二次壳的缩减积
分单元，对剪力锁闭和薄膜锁闭均不敏感。为满足一定的计算精度，在壳单元厚度方向采用9点Simpson 积
分。梁柱混凝土和加载板均采用三维20节点的二次减缩积分单元C3D20R ，以避免在复杂应力状态下，单元
图1SRC 梁-矩形CFT
柱连接节点
金怀印：SRC 梁－CFT 柱节点受力性能研究47
苏州科技学院学报（工程技术版）2013
容易受影响而导致锁死。纵向钢筋和箍筋采用分离式模型，单元类型采用两节点的三维线性杆单元（T3D2），
采用Embedded 命令将其嵌入混凝土中，以考虑其与混凝土的相互作用。
3.4加载方式
有限元模拟过程中加载程序与试验加载过程一致，首先施加柱顶竖向荷载，加至轴力设计值后，保持竖
向荷载恒定，然后柱顶单调施加水平位移，直至节点达到破坏位移。
3.5试验验证
为了验证上述分析模型的正确性及适用性，特选取已有试验结果进行非线性有限元分析。限于篇幅，仅
对文献[12]中的试件J3、J5进行全过程非线性有限元分析，考察了节点破坏形态、柱顶荷载-位移曲线及节点
核心区水平剪力-剪切变形曲线，对有限元模型进行了试验验证。
3.5.1破坏形态
达到极限状态时，节点核心区剪切变形比较显著，试件柱顶位移主要是由节点核心区剪切变形所引起，
梁、柱变形所占的比例相对较小，试件发生节点核心区剪切破坏。节点核心区钢管腹板、竖向加劲肋及贯穿
式隔板的部分区域达到极限强度，并且节点核心区早于预应力SRC 梁及CFT 柱屈服。节点核心区混凝土主
应力的方向沿节点核心区对角线方向，表明节点核心区混凝土形成对角斜压柱体以抵抗水平剪力的作用。
核心区钢管的主应力方向亦沿节点核心区对角线方向，并且主拉应力大于主压应力，该点亦进一步证明了核
心区混凝土对角斜压柱体的形成，以及核心区钢管与混凝土斜压柱体在抵抗斜向主压力方面的协同工作性
能。上述变形及应力分布与试验结果吻合[12]。
3.5.2荷载-位移曲线
单调荷载作用下试件J3、J5的有限元计算水平荷载P －位移Δ关系曲线与试验滞回曲线对比如图2（a ）
所示，节点核心区水平剪力V j -剪切变形γj 曲线的有限元计算结果与试验结果对比如图2（b ）所示。需要说
明的是，图2中J3-EXP 、J3-FEM 分别为J3的试验结果及有限元计算结果，其它类推。
由图2可知，有限元计算P-Δ曲线及V j -γj 曲线与试验骨架曲线吻合较好，峰值荷载较为接近；试验骨
架曲线的刚度退化较有限元计算P-Δ曲线显著，主要是由于有限元分析过程中未考虑钢材残余应力、支座
滑移、试件初始缺陷等因素对计算结果的影响。虽然存在以上不利因素的影响，但是有限元分析结果与试验
结果相差不大，因此，可用其对SRC 梁-CFT 柱节点进行分析。
4
SRC 梁－CFT 柱节点受力性能分析4.1节点信息
节点梁柱轴向尺寸取至框架梁柱反弯点，梁跨度为6m ，上柱高为2.80m ，下柱高为1.75m 。矩形CFT
柱600mm ×700mm ，壁厚25mm ；型钢混凝土框架梁截面尺寸为500mm ×900mm ，梁钢骨为H600mm ×350
mm ×16mm ×20mm （与钢筋焊接段H790mm ×350mm ×16mm ×25mm ），CFT 柱两侧钢骨翼缘及贯穿式隔板
厚度25mm ，钢管、梁内置型钢及加强环等钢材采用Q345钢、梁纵向钢筋底筋和顶筋均为525，箍筋为箍筋为12@100/200（2），梁柱混凝土均为C40。材料力学性能指标根据国家现行规范确定，强度指标取设计
值。柱顶轴向压力为2000kN 。
4.2节点有限元模型
采用通用有限元分析软件ABAQUS 对SRC 梁－CFT 柱节点进行非线性有限元分析。鉴于几何模型及荷
载约束均对称于X-Z 坐标平面，为了节省计算费用，仅建立Y 方向1/2有限元模型，并在对称面位置施加对（a ）P-Δ曲线（b ）V j -γj 曲线
图2有限元计算曲线与试验曲线对比
Δ/mm P /k N
Δ/mm P /k N γj /10-3rad V j /k N γj /10-3rad
V j /k N 荽
荽48
第1期称约束。节点有限元模型如图3所示。
4.3SRC 梁－CFT 柱节点计算结果分析
4.3.1节点受力特性分析
节点计算结果见表1，强度值均以柱底剪力的形式表示。节点梁端首先产
生塑性铰，当荷载达到2585kN （接近屈服荷载，见表1）时，梁端纵筋及型钢梁
翼缘屈服。随着荷载的增大，柱端及节点核心区钢管应力逐渐增大，当荷载达
到3065kN （接近峰值荷载，见表1）时，下柱柱端钢管屈服，随后节点达到峰值
荷载3061kN ，此时节点核心区钢管接近屈服。由混凝土应变云图可以看出，
节点核心区混凝土沿对角线方向形成明显斜压区，即核心区中部出现明显的45°的斜向剪压复合应力区域，核心区剪切破坏形态较明显。节点的屈服顺序与
梁柱及节点核心区的承载能力设计值的大小顺序保持一致，详见表1。
综上可知，银川国际机场新航站楼所采用的SRC 梁－CFT 柱中节点呈现出
“强柱弱梁、强节点弱构件”的受力破坏机理。
4.3.2水平荷载－水平位移曲线SRC 梁－CFT 柱节点的P-Δ曲线如图4所示。由图4可见，随着水平位移的
增大，节点刚度逐渐退化，但刚度退化较缓；节点在加载后期仍保持较高的侧向
承载能力，即强度退化不明显；节点呈现出良好的变形能力，具有良好的延性。
4.3.3节点安全性评判
基于上述有限元分析结果，可知节点的破坏机理均为梁铰破坏，对比钢管各部分的应力发展情况可知，柱端钢管较节点核心区钢管更接近屈服，故节点均呈现出“强柱弱梁、强节点弱构
件”的受力破坏机理，满足设计要求。
基于结构设计软件SATWE ，对银川国际机场T3航站楼整体结构进行计算分析，在计算结果中提取节点
的梁端弯矩设计值，将荷载设计值与有限元计算结果进行对比，对节点进行安全性评判。最后算得梁端弯矩
设计值之和ΣM b =875kN ·m ，节点屈服时梁端弯矩承载力之和ΣM b s =8281kN ·m ，ΣM b s /ΣM b =9.46。显
然，节点ΣM b s /ΣM b 远大于1，说明在设计荷载作用下，节点仍处于弹性阶段，并且节点强于梁柱构件。故
节点均满足工程安全性的要求。
5结论
采用非线性有限元分析方法，对银川国际机场新航站楼拟采用的SRC 梁－CFT 柱连接节点的受力性能
进行了研究。研究结果表明：
（1）以通用有限元程序ABAQUS 为平台，在合理选择单元类型、材料模型、钢管和混凝土间的界面模型
以及边界约束条件的前提下，建立了SRC 梁－CFT 柱节点有限元分析模型，根据已有试验结果对模型进行了
试验验证，结果表明本文的建模思想及其参数选取较为合理，所建立的SRC 梁－CFT 柱节点ABAQUS 数值
模型技术合理、可行，为同类结构的理论分析提供了强有力的数值工具。
（2）所设计的SRC 梁－CFT 柱节点破坏机制为梁铰破坏，满足“强柱弱梁、节点弱构件”的设计要求。在使
用荷载作用下，节点满足工程安全性的要求。
图3SRC 梁－CFT 柱节点有限元分析模型表1
节点计算分析结果图4水平荷载－位移曲线
Δ/mm
P /k N 注：P cy 为CFT 柱受弯屈服时，节点所承受的水平荷载；P by 为型钢混凝土梁受弯屈服时，节点所承受的水平荷载；P py 为节点核心
区剪切屈服时，节点所承受的水平荷载。
P á? /kN P ???/kN P ???/kN P ??/kN P ??/kN P ? /P ?? 2 010 1 820 2 030 2 720 3 380 1.49
（a ）1/2整体模型
（b ）1/2钢骨模型金怀印：SRC 梁－CFT 柱节点受力性能研究49
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苏州科技学院学报（工程技术版）2013
参考文献：
[1]Cheng C T,Hwang P S,Lu L Y,Chung L L.Connection behaviors of steel beam to concrete-filled circular steel tubes[C]//Proceedings of the6th
ASCCS Conference,Los Angeles,USA,2000：581-589.
[2]Fujimoto T,Inai E,Kai M,Mori K,Mori O,Nishiyama I.Behavior beam-to-column connection of CFT column system[C]//The12th WCEE,
2000,2197：1-8.
[3]Nishiyama I,Fujimoto T,Fukumoto T.Inelastic force－deformation response of joint shear panels in beam－column moment connections to concrete－
filled tubes[J].Journal of Structural Engineering,2004,130（2）：244-252.
[4]Toshiyuki Fukumoto,Koji Morita.Elastoplastic behavior of panel zone in steel beam-to-concrete filled steel tube column moment connections[J].
Journal of Structural Engineering,2005,131（12）：1841-1853.
[5]曲慧，陶忠，韩林海.CFST柱－RC梁钢筋环绕式节点抗震性能试验[J].工业建筑，2006，36（11）：27-31.
[6]方小丹，李少云，钱稼茹，等.CFT柱－环梁节点抗震性能的试验研究[J].建筑结构学报，2002，23（6）：10-18.
[7]代红军，季韬.CFT柱－RC环梁节点受力性能分析[J].福州大学学报，2008，36（6）：857-862.
[8]聂建国.钢－混凝土组合结构原理与实例[M].北京：科学出版社，2009.
[9]韩林海.现代组合结构和混合结构——
—试验、理论和方法[M].北京：科学出版社，2009.
[10]江见鲸，陆新征，叶列平.混凝土结构有限元分析[M].北京：清华大学出版社，2005.
[11]吕西林，国芳，吴小涵，等.钢筋混凝土结构非线性有限元理论与应用[M].上海：同济大学出版社，2001.
[12]金怀印.预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土柱节点抗震性能研究[D].上海：同济大学，2011.
Research on mechanical behavior of connections between steel reinforced concrete beams and concrete-filled steel tubular columns
JIN Huaiyin
（CAAC New Era Airport Design Research Institute Co.Ltd.Shanghai Branch,Shanghai200335,China）Abstract：Connections between pre-stressed steel reinforced concrete（SRC）beams and concrete-filled steel tubular（CFT）columns are characterized with good bearing capacity,stiffness,ductility and the like.Taking the connections between steel reinforced concrete beams and concrete-filled steel tubular columns in the T3terminal building of Yinchuan international airport as the prototype,the paper established the nonlinear finite element analysis（FEA）models by the aid of ABAQUS software,and the large nonlinear geometric deformation,material nonlinear property and interface property between steel tube and concrete were incorporated into the model. Based on existing experimental results,the paper presented the research on mechanical behavior,failure mechanism,bearing capacity and ductility of the connections through the nonlinear FEA.Results show that the connections not only show good bearing capacity and ductility but also meet the requirements of safety,and the failure mechanism of connections is typical beam hinge failure,finally the relationship curve between the horizontal load and displacement indicates that the bearing capacity and stiffness of the connections degrade slowly.
Key words：concrete filled steel tube column;steel reinforced beam;connection;mechanical behavior;nonlinear finite element model
（责任编辑：秦中悦）
练习五 受弯构件 一、选择题（××不做要求） 1．计算梁的（ A ）时，应用净截面的几何参数。 A ）正应力 B ）剪应力 C ）整体稳定 D ）局部稳定 2．钢结构梁计算公式nx x x W M γσ= 中，γx （ C ）。 A ）与材料强度有关 B ）是极限弯矩与边缘屈服弯矩之比 C ）表示截面部分进人塑性 D ）与梁所受荷载有关 ××3．在充分发挥材料强度的前提下，Q235钢梁的最小高度h min （ C ）Q345钢梁的h min （其他条件均相同）。 A ）大于 B ）小于 C ）等于 D ）不确定 ××4．梁的最小高度是由（ C ）控制的。 A ）强度 B ）建筑要求 C ）刚度 D ）整体稳定 5．单向受弯梁失去整体稳定时是（ C ）失稳。 A ）弯曲 B ）扭转 C ）弯扭 D ）都有可能 6．为了提高梁的整体稳定，（ B ）是最经济有效的办法。 A ）增大截面 B ）增加支撑点，减小l 1 C ）设置横向加劲肋 D ）改变荷载作用的位置 7．当梁上有固定较大集中荷载作用时，其作用点处应（ B ）。 A ）设置纵向加劲肋 B ）设置横向加劲肋 C ）减少腹板宽度 D ）增加翼缘的厚度 ××8．焊接组合梁腹板中，布置横向加劲肋对防止（ A ）引起的局部失稳最有效，布置 纵向加劲肋对防止（ B ）引起的局部失稳最有效。 A ）剪应力 B ）弯曲应力 D ）复合应力 D ）局部压应力 ××9．确定梁的经济高度的原则是（ B ）。 A ）制造时间最短 B ）用钢量最省 C ）最便于施工 D ）免于变截面的麻烦 ××10．当梁整体稳定系数φb ＞0.6时，用φ’b 代替φb 主要是因为（ B ）。 A ）梁的局部稳定有影响 B ）梁已进入弹塑性阶段 C ）梁发生了弯扭变形 D ）梁的强度降低了 ××11．分析焊接工字形钢梁腹板局部稳定时，腹板与翼缘相接处可简化为（ D ）。
建筑结构选型 ——薄壳结构 学校： 专业班级： 指导老师： 小组成员：
摘要 大跨建筑中的壳体结构通常为薄壳结构，即壳体厚度于其中的最小曲率半径之比小于1/20，为薄壁空间结构的一种，它包括球壳、筒壳、双曲扁壳和扭壳等多种形式。他们的共同特点在于通过发挥结构的空间作用，把垂直于壳体表面的外力分解为壳体面内的薄膜力，再传递给支座，弥补了板、壳等薄壁构件的面外薄弱性质，以比较轻的结构自重和较大的结构刚度及较高的承载能力实现结构的大跨度。 关键词 形态分类受力特点应用与发展案例研究 正文 1 薄壳结构的定义 壳，是一种曲面构件，主要承受各种作用产生的中面内的力。薄壳结构就是曲面的薄壁结构，按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等，材料大都采用钢筋和混凝土。壳体能充分利用材料强度，同时又能将承重与围护两种功能融合为一。 1.1薄壳结构的特点 壳体结构一般是由上下两个几何曲面构成的空间薄壁结构。两个曲面之问的距离即为壳体的厚度(δ)，当δ比壳体其他尺寸(如曲率半径R，跨度等)小得多时，一般要求δ/R≤1/20(鸡蛋壳的δ/R≈1/50)称为薄壳结构。现代建筑工程中所采用的壳体一般为薄壳结构。而薄壳结构为双向受力的空间结构，在竖向均布荷载作用下，壳体主要承受曲面内的轴向力(双向法向力)和顺剪力作用，曲面轴力和顺剪力都作用在曲面内，又称为薄膜内力。而只有在非对称荷载(风，雪等)作用下，壳体才承受较小的弯矩和扭矩。 由于壳体内主要承受以压力为主的薄膜内力，且薄膜内力沿壳体厚度方向均匀分布，所以材料强度能得到充分利用；而且壳体为凸面，处于空间受力状态，各向刚度都较大，因而用薄壳结构能实现以最少之材料构成最坚之结构的理想。 由于壳体强度高、刚度大、用料省、自重轻，覆盖大面积，无需中柱，而且其造型多变，曲线优美，表现力强，因而深受建筑师们的青睐，故多用于大跨度的建筑物，如展览厅、食堂、剧院、天文馆、厂房、飞机库等。 不过，薄壳结构也有其自身的不足之处，由于体形多为曲线，复杂多变，采用现浇结构时，模板制作难度大，会费模费工，施工难度较大；一般壳体既作承重结构又作屋面，由于壳壁太薄，隔热保温效果不好；并且某些壳体(如球壳、扁壳)易产生回声现象，对音响效果要求高的大会堂、体育馆、影剧院等建筑不适宜。 2 薄壳结构型式与曲面的关系 2.1旋转曲面 由一平面曲线作母线绕其平面内的轴旋转而成的曲面，称为旋转曲面。该平面曲线可有不同形状，因而可得到用于薄壳结构中的多种旋转曲面，如球形曲面、旋转抛物面和旋转双曲面等（如下图）。圆顶结构就是旋转曲面的一种。
组合结构设计原理课程收获 1.组合结构的定义和特点 有两种以上性质不同的材料组合成的整体并能共同工作的构件称为组合构件，由各种组合构件构成的结构称为组合结构。狭义的组合结构仅包括由钢和混凝土两种材料组成的组合柱、组合梁、组合板。自上世纪80年代以来，经济建设持续高速发展，随着大量建筑物的兴建，各种新的结构形式不断涌现，组合结构作为一种新兴结构得到越来越广泛的应用与推广，而且应用前景越来越好。组合结构将不同材料或构件组合在一起的结构形式，同时在设计时应将不同材料和构件的性能纳入整体进行考虑，以最有效地发挥各种材料和构件的优势，从而获得更好的结构性能和综合效益，其具有施工方便、节省材料、经济效果好等优点，因此，组合结构将成为继传统的四大结构（钢结构、钢筋混凝土结构、木结构及砌体结构）以后的第五大结构体系。 组合结构具有多种多样的组合方式和途径，如材料间的粘结力、机械连接件的抗剪抗拔力、构件或材料间的相互约束与支持等。合理运用各种组合方式，可以使各种材料扬长避短，获得一系列性能优越的组合构件或体系。例如，钢．混凝土组合梁通过抗剪连接件将钢梁与混凝土翼板组合，充分发挥了混凝土抗压强度高和钢材抗拉性能好的优点。而钢管混凝土将钢管与混凝土组合，钢管的约束作用使混凝土处于三向受压从而提高了混凝土的强度和延性，混凝土对钢管的约束则防止了钢管的屈曲。此外，钢板混凝土剪力墙、钢板混凝土组合井壁等也都使两种或多种结构材料通过不同的方式进行有效组合，可以获得更高的性能。 2.组合结构的优缺点 钢-混凝土组合结构，它是一种优于钢结构和钢筋混凝土结构的新型结构，它分别继承了钢结构和钢筋混凝土结构各自的优点，也克服了两者的缺点而产生的一种新型体系结构，可充分利用钢和混凝土的特点，按照最佳几何尺寸，组成最优的组合构件，使它具有构件刚度大，防火，防腐性能好，具有较大的抗扭及抗倾覆能力（与钢结构相比），而且具有重量轻，构件延性好，增加净空高度和使用面积，同时缩短施工周期，节约模板（以上与钢筋混凝土结构相比），特别在高层和超高层建筑用桥梁结构中，更加体现了它的承载能力和克服结构在施工技术难题的优点。 其缺点是结构需要特定的剪力连接件和专门焊接设备和专门焊接技术人员，与钢结构相比，还有一定量的二次抗火设计（指组合构件，而不是劲性构件），还有压型钢板混凝土组合析在施工期间，在混凝土初凝期，当混凝土厚度不够厚时（一般混凝土板厚应大于100mm）,易使混凝土出现临时裂缝，特别指高标号混凝土（由于压型钢板阻止混凝土收缩所致）。 下面，我会介绍几种常见的组合结构，和它们的特点。 3.压型钢板与混凝土组合楼板
“梁梁拼接全螺栓刚接”节点计算书==================================================================== 计算软件：MTS钢结构设计系列软件MTSTool v3.5.0.0 计算时间：2012年12月02日16:53:51 ==================================================================== H1100梁梁拼接全螺栓刚接 一. 节点基本资料 节点类型为：梁梁拼接全螺栓刚接 梁截面：H-1100*400*20*34，材料：Q235 左边梁截面：H-1100*400*20*34，材料：Q235 腹板螺栓群：10.9级-M20 螺栓群并列布置：10行；行间距70mm；2列；列间距70mm； 螺栓群列边距：50 mm，行边距50 mm 翼缘螺栓群：10.9级-M20 螺栓群并列布置：2行；行间距70mm；4列；列间距70mm； 螺栓群列边距：45 mm，行边距50 mm 腹板连接板：730 mm×345 mm，厚：16 mm 翼缘上部连接板：605 mm×400 mm，厚：22 mm 翼缘下部连接板：605 mm×170 mm，厚：24 mm 梁梁腹板间距为：a=5mm 节点前视图如下： 节点下视图如下：
二. 荷载信息 设计内力：组合工况内力设计值 工况N(kN) Vx(kN) My(kN·m) 抗震组合工况1 0.0 115.4 152.3 否 组合工况2 0.0 135.4 172.3 是 三. 验算结果一览 验算项数值限值结果 承担剪力(kN) 6.77 最大126 满足 列边距(mm) 50 最小33 满足 列边距(mm) 50 最大88 满足外排列间距(mm) 70 最大176 满足 中排列间距(mm) 70 最大352 满足 列间距(mm) 70 最小66 满足 行边距(mm) 50 最小44 满足 行边距(mm) 50 最大88 满足外排行间距(mm) 70 最大176 满足 中排行间距(mm) 70 最大352 满足 行间距(mm) 70 最小66 满足净截面剪应力比0.066 1 满足 净截面正应力比0.000 1 满足 净面积(cm^2) 163 最小162 满足 承担剪力(kN) 8.93 最大140 满足极限受剪(kN·m) 9450 最小7670 满足 列边距(mm) 45 最小44 满足 列边距(mm) 45 最大88 满足
《高等钢结构原理》 节点分析习题作业 系（所）：建筑工程系 学号：1432055 姓名：焦联洪 培养层次：专业硕士 选做题目：第一题 2014年12月24日
01[1.0] 梁柱节点如图01 示。设梁柱钢材均为Q345，hb ×bb×tfb×twb =500×250×20×12（h 表示截面全高，下标b 表示beam,f 表示flange ，w 表示web ），hc ×bc ×tfc ×twc = 400×350×22×14（下标c 表示column ）。不考虑梁端剪力对连接的影响。问： （1）设图示连接中柱身未设加劲肋的情况。假定翼缘采用一级对接焊缝、腹板采用焊脚尺寸hf=14mm 的双面角焊缝。则保证该连接不失效，梁端作用的弯矩设计值最大为多少？ （2）设在梁上下翼缘对应位置柱子有横向加劲肋的情况。加劲肋厚度为20mm ，宽度为120mm 。倘梁端弯矩达到其截面全塑形弯矩，计算该节点承载能力是否满足强度要求。 （3）如腹板改为摩擦型高强度螺栓连接，试选择螺栓级别、直径、排列等。设梁端弯矩达到其在边缘屈服弯矩值。 梁截面尺寸 柱截面尺寸 (1)对于母材为Q345钢，一级对接焊缝的强度设计值为2,/295mm N f w t c =，角焊 缝的强度设计值2/200mm N f w f =。 翼缘采用一级对接焊缝、腹板双面角焊缝，为保证该连接不失效，应以角焊缝的强度来作为控制强度(即角焊缝边缘达到强度设计值连接失效)。
考虑梁腹板两侧的开孔： 433 4.131681894212)28460(147.0212 )2(7.0mm h h h I f b f b =?-??=?-?= 423 23484120000221020240212 202102)2(212 )2(mm t t b a t t b I fb fb b fb fb b f =???+??=?-?+??-= 44.6158018944841200004.131681894mm I I I f b =+=+= 由w f f I My ≤=σ得y I f M w f ≤ 带入参数连接承载能力为： 2187.5703.570186939)14230/(4.615801894200m KN mm N M ?=?=-?≤ H 形钢柱受压时的强度和稳定计算。由柱子 腹板厚度控制，根据钢结构设计规范式有： )(,强度c e b c bf cw f b f A t ≥ r t t b cf fb e 25++= )(235 30稳定yc c cw f h t ≥ 受拉时的强度计算，由柱子翼缘板厚度控制：
1、建筑体系 1-1、门式刚架体系 1-1-1、基本构件图 1-1-2、说明 力学原理 门式刚架结构以柱、梁组成的横向刚架为主受力结构，刚架为平面受力体系。为保证纵向稳定，设置柱间支撑和屋面支撑。 刚架 刚架柱和梁均采用截面H型钢制作，各种荷载通过柱和梁传给基础。 支撑、系杆 刚性支撑采用热轧型钢制作，一般为角钢。柔性支撑为圆钢。系杆为受
压圆钢管，与支撑组成受力封闭体系。 屋面檩条、墙梁 一般为C型钢、Z型钢。承受屋面板和墙面板上传递来的力，并将该力传递给柱和梁。 1-1-3、门式刚架的基本形式 a.典型门式刚架 b.带吊车的门式刚架 c.带局部二层的门式刚架
1-1-4、基本节点 a.柱脚节点 铰接柱脚刚接柱脚一刚接柱脚二b.梁、柱节点
柱头节点一柱头节点二梁间连接节点 吊车梁牛腿节点抗风柱连接节点 ■局部二层节点参照多层框架体系。 1-1-5、刚架衍生形式 a.单坡单跨 b.山墙刚架 c.连跨多屋脊 d.连跨单屋脊 e.单坡连跨
■吊车和局部二层可在衍生形式刚架中布置。 ■山墙刚架其本质也是多连跨刚架，不过中间柱与刚架柱比截面旋转了90度。
1-2、多层框架体系 1-2-1、框架图示 1-2-2、说明 力学模型 a.纯刚接框架：纵横两个方向均采用刚接的框架。 b.刚接-支撑框架：横向采用刚接，纵向采用铰接，并在纵向设置支撑，以传递水平力。 c.支撑式框架：纵横向均采用铰接，两向均设置支撑传递水平力。 d.有时为保证足够的刚度，在刚接框架中亦设置支撑。 框架柱 框架柱可采用H型截面、箱形截面、十字形截面、圆管形截面等。所有上部结构的力都通过框架柱传递给基础。 框架梁 框架梁一般采用H型截面。楼盖和屋盖上的力通过框架梁传递给框架柱。
壳体受力研究报告 目前世界上有很多薄壳建筑，比较著名的有人民大会堂、北京火车站、悉尼歌剧院、巴黎工业展览馆等。但是薄壳建筑运用什么原理呢？ 薄壳就是利用了壳结龟构原理，由于这种结构的拱形曲面可以抵消外力的作用，结构更加坚固。龟壳的背甲呈拱形，跨度大，包括许多力学原理。虽然它只有2 mm的厚度，但使用铁锤敲砸也很难破坏它。建筑学家模仿它进行了薄壳建筑设计。这类建筑有许多优点：用料少，跨度大，坚固耐用。薄壳建筑也并非都是拱形，举世闻名的悉尼歌剧院则像一组泊港的群帆。 一、壳体结构受力分析： 壳体结构：通常是指层状的结构。 壳体结构的受力特点：外力作用在结构体的表面上。（通过壳形来传递力和承受荷载，特别是当顶部受到压力时，它能将力均匀扩散）举例：头盔，汽车飞机外壳、饮水杯、文具盒、装甲车、油罐、鸡蛋、核桃、瓜子、西瓜、锅碗瓢盆……等。 做试验：①把3只瓶盖以三角形摆放在桌面上，将鸡蛋分别立于瓶盖上；②在鸡蛋上盖上另外的三只瓶盖，把硬纸板放在上面；③轻轻地将重物压在硬纸板上。 结论：易碎的鸡蛋承受住了重物的压力没有被压碎。 原理：鸡蛋是壳体结构，受到压力被均匀分散到蛋壳的表面。乌龟的外壳也属于壳体结构，它能承受较大的压力，保护身体不受损坏二、壳体结构在生活中的应用 现象一：建筑工人在进入工地时总是被要求戴上安全帽，通常被配备于施工或采矿时工人。用以防护头部，免受坠落的物件伤害。一般用柳条、藤芯或塑料制成。 原理：当作业人员头部受到坠落物的冲击时，利用安全帽帽壳、帽衬在瞬间先将冲击力分解到头盖骨的整个面积上，然后利用安全帽各部位缓冲结构的弹性变形、塑性变形和允许的结构破坏将大部分冲击力吸收，使最后作用到人员头部的冲击力降低到4900N以下，从而起到保护作业人员的头部的作用。安全帽的帽壳材料对安全帽整体抗击性能起重要的作用。 现象二：当出现交通事故时，摩托车手带上头盔可以有效避免外力对头骨的撞击。 原理：摩托车手头盔的某一部位受到一个大的撞击力，由于头盔的壳体结构，使得所受力迅速分布到其表面，形成整个头盔表面均匀受力，而不是某一点受很大的力，这样就起到了保护摩托车手安全的
高等混凝土结构 王吉忠 电话:84708275(O) E-mail: wang_jizhong@https://www.doczj.com/doc/7f2471616.html, 办公室:综合实验楼522 第八章钢-混凝土组合结构 8.1 钢－混凝土组合梁 混凝土板和钢梁的楼盖结构中。 如果在钢梁上翼缘设置足够的剪力连接件并伸入混凝土板，阻止板和钢梁之间的相对滑移，使它们的弯曲变形协调，形成整体共同承担外荷载的作用，这种梁称为组合梁。 混凝土板 滑移错动 钢梁
8.1.2 钢－混凝土组合梁的优点 （1）节约钢材 （2）混凝土板参加梁的工作，使截面高度增大（3）增强了钢梁的侧向刚度 （4）可以利用钢梁的刚度和承载力 （5）抗火与抗震性能更好 （6）托架与牛腿 8.1.3 钢—混凝土组合梁的形成 （1）工字钢 （2）箱形钢梁 （3）轻钢桁架梁及普通钢桁架梁等
8.2 钢与混凝土的共同工作 8.2.1 叠合梁和组合梁 采用剪力件连接形成组合梁后，其强度和刚度比叠合梁显著增大。 8.2.2 掀起作用 组合梁中，这种上下层分离的趋势称为掀起作用。 8.2.3 剪力连接件 （1）栓钉连接件 （2）槽钢连接件 （3）方钢连接件 （4）T 形钢连接件T形钢0.50.60.4 0.2 极限剪力 1.00.8剪力 2.0滑移（mm）1.0 1.5 2.5 槽钢栓钉
弯筋连接件
8.3 组合梁的承载力计算 8.3.1 钢－混凝土组合梁的受力性能 组合梁从受力到破坏，可分为弹性、弹塑性和塑性三个阶段。 8.3.2 计算方法及计算假定 早期钢－混凝土组合梁的设计，一直沿用弹性理论为基础的容许应力计算方法。 按塑性理论计算组合梁的计算假定如下： （1）混凝土板与钢梁为完全剪力连接组合； （2）塑性中和轴以上的混凝土达到抗压设计强度； （3）忽略塑性中和轴以下混凝土的抗拉强度； （4）塑性中和轴以下钢截面的拉应力和塑性中和轴以上钢截面的压应 力分别达到0.9f sy ；f sy 为钢材强度设计值，0.9是按塑性设计时钢材强度 折减系数。 1c f
10.2.3 门式刚架横梁与立柱连接节点，可采用端板竖放、平放和斜放三种形式（图10.2.3a 、b 、c ）。斜梁与刚架柱连接节点的受拉侧，宜采用端板外伸式，与斜梁端板连接的柱的翼缘部位应与端板等厚度；斜梁拼接时宜使端板与构件外边缘垂直（图10.2.3d ），应采用外伸式连接，并使翼缘内外螺栓群中心与翼缘中心重合或接近。 10.2.8 屋面梁与摇摆柱连接节点应设计成铰接节点，采用端板横放的顶接连接方式（图 10.2.8）。 10.2.9 10.2.11 4 ）；吊 10.2.12 (a)端板竖放 (b)端板平放 (c)端板斜放 (d)斜梁拼接 图10.2.3 刚架连接节点
1 圆钢支撑与刚架梁柱连接可用连接板连接（图10.2.14a ）；也可直接与梁柱腹板连接，但应设置垫块，宜采用角钢垫块或特制的楔形垫块（图10.2.14b 、c ），当圆钢直径大于25mm 或腹板厚度不大于5mm 时，应对支承孔周围进行加强。圆钢端部应设丝扣，待校正定位后宜采用花篮螺栓张紧。 2 型钢支撑与刚架梁柱连接宜用连接板连接（图10.2.14d ）；受力较大时，可设置双片柱间支撑，并双片柱间支撑间沿支撑的长度方向每隔一定距离设置连接板焊于柱间支撑。 10.2.15 系杆与刚架梁柱连接应设计成铰接节点，可采用普通螺栓连接（图10.2.15）。对于钢管系杆，钢管端部应设置封头板，对于双角钢系杆，应沿系杆长度方向每隔一定距离设置垫块以保证其协调工作。 10.2.16 隅撑与刚架构件腹板夹角不宜小于 45，宜采用单角钢制作。隅撑可连接在刚架构件受压侧附近的腹板上（图10.2.16a ）；也可连接在受压翼缘上（图10.2.16b ）；也可在靠受压侧设置连接板，隅撑连接在连接板上（图10.2.16c ）。隅撑与刚架和檩条连接可采用普通螺栓，每端可设置一个螺栓。 螺栓连于刚架上，但重叠部分的檩条应采用螺栓相互连接。 2 当连接处采用连续搭接时，檩条的搭接长度2a （图10.2.17-2）及其连接螺栓的直径应 按连续檩条支座处承受的弯矩确定，且搭接长度不应小于檩条长度的10%。 ，为圆钢连接板 圆钢角钢垫块 圆钢楔形垫块连接板型钢图10.2.14 支撑与刚架梁柱连接节点 (a)圆钢用连接板连接 (b)圆钢用角钢垫块连接 (c)圆钢用楔形垫块连接 (d)型钢用连接板连接 图10.2.16 隅撑与刚架梁柱连接节点 (a)隅撑连于腹板 (b)隅撑连于翼缘 (c)隅撑连于连接板 屋架上弦 图10.2.15 系杆与刚架梁柱连接节点 (a) 钢管系杆 (b)单角钢系杆 (c)双角钢系杆
1．下列情况中，属于正常使用极限状态的情况是 【 D 】 A 强度破坏 B 丧失稳定 C 连接破坏 D 动荷载作用下过大的振动 2．钢材作为设计依据的强度指标是 【 C 】 A 比例极限f p B 弹性极限f e C 屈服强度f y D 极限强度f u 3．需要进行疲劳计算条件是：直接承受动力荷载重复作用的应力循环次数 n 大于或等于 【 A 】 A 5×104 B 2×104 C 5×105 D 5×106 4．焊接部位的应力幅计算公式为 【 B 】 A max min 0.7σσσ?=- B max min σσσ?=- C max min 0.7σσσ?=- D max min σσσ?=+ 5．应力循环特征值（应力比）ρ=σmin /σmax 将影响钢材的疲劳强度。在其它条件完全相同 情况下，下列疲劳强度最低的是 【 A 】 A 对称循环ρ=-1 B 应力循环特征值ρ=+1 C 脉冲循环ρ=0 D 以压为主的应力循环 6．与侧焊缝相比，端焊缝的 【 B 】 A 疲劳强度更高 B 静力强度更高 C 塑性更好 D 韧性更好 7．钢材的屈强比是指 【 C 】 A 比例极限与极限强度的比值 B 弹性极限与极限强度的比值 C 屈服强度与极限强度的比值 D 极限强度与比例极限的比值. 8．钢材因反复荷载作用而发生的破坏称为 【 B 】 A 塑性破坏 B 疲劳破坏 C 脆性断裂 D 反复破坏. 9．规范规定：侧焊缝的计算长度不超过60 h f ，这是因为侧焊缝过长 【 C 】 A 不经济 B 弧坑处应力集中相互影响大 C 计算结果不可靠 D 不便于施工 10．下列施焊方位中，操作最困难、焊缝质量最不容易保证的施焊方位是 【 D 】 A 平焊 B 立焊 C 横焊 D 仰焊 11．有一由两不等肢角钢短肢连接组成的T 形截面轴心受力构件，与节点板焊接连接，则肢 背、肢尖内力分配系数1k 、2k 为 【 A 】 A 25.0,75.021==k k B 30.0,70.021==k k C 35.0,65.021==k k D 35.0,75.021==k k 12．轴心受力构件用侧焊缝连接，侧焊缝有效截面上的剪应力沿焊缝长度方向的分布是 【 A 】 A.两头大中间小 B. 两头小中间大 C.均匀分布 D.直线分布 . 13．焊接残余应力不影响钢构件的 【 B 】
钢结构节点设计浅析 摘要：钢结构节点的设计与工程的质量有着密切的关系，本文介绍了钢结构接点设计的一般措施并提出了优化改进的途径。 关键词：钢结构；节点设计；梁柱 引言 钢结构生产具备成批大件生产和高度准确性的特点，可以采用工厂制作、工地安装的施工方法，使其生产作业面多，可缩短施工周期，进而为降低造价、提高效益创造了条件，再加上钢结构在大跨度上优势明显且轻质高强，因此，现代建筑中，钢结构的应用越来越广泛。 一、钢结构梁柱节点的基本特征 在钢结构设计时，对于钢结构的连接形式在计算模型中的确定是钢结构计算、设计必须首先解决的问题，其次要明确传力途径，然后才能将整个结构受力模型简化出来用软件进行分析计算。按照传力特征不同，节点分刚接、铰接和半刚性连接。 1、铰接连接节点，具有很大的柔性。钢梁仅在腹板处采用高强螺栓连接，上、下翼缘无需进行现场焊接。采用铰接时构造简单，使现场安装程序大为简化，现场作业量大大减小，现场安装可以不受天气及季节的影响，钢结构的安装速度大大提高。但是，铰接连接刚度和耗能性能差，对于结构抗风、抗震不利。 2、刚性连接节点，具有较高的强度和刚度。其特点是受力性能好，但构造复杂，施工难度大。设计中梁柱节点一般是做刚接，这是由于梁柱节点承受的荷载一般较大而且还要抵御风荷载和水平地震引起的位移。 3、半刚性连接节点，刚度和强度介于铰接和刚接之间。我国《钢结构设计规范》中没有给出半刚性连接的具体计算和设计方案，而且节点转动刚度很难确定。这样的节点形式在工程设计中一般很少采用。结构设计中习惯的做法是把连接当成理想刚接或者铰接，这样做能够使计算大大简化，得到的计算结果必然与实际存在偏差。目前，主要通过采用调整系数来减少这种偏差。 二、钢结构梁柱节点的一般设计 目前抗侧力框架和梁柱的抗弯连接均采用刚性方案。梁柱刚性连接的主要构造形式有3种：全焊节点、高强螺栓连接节点、栓焊混合节点。 1、全焊节点 1.1全焊节点连接形式
2013-6-25 3-3 静定平面刚架教学要求： … 了解刚架的特点。 … 掌握刚架的支座反力和截面内力的计算。 … 掌握刚架内力图的绘制。主要内容： … 刚架的特点… 刚架的内力计算和内力图 3-3 静定平面刚架 3-3 静定平面刚架（2）静定平面刚架的分类火车站站台起重机的刚支架小型厂房、仓库 1. 刚架的特点（1）平面刚架的定义刚架：由若干根直杆（梁和柱）用刚结点（部分可为铰结点）所组成的结构。平面刚架：组成刚架的各杆的轴线和外力在同一平面平面刚架：组成刚架的各杆的轴线和外力在同一平面。刚结点铰结点悬臂刚架简支刚架三铰刚架 3-3 静定平面刚架 3-3 静定平面刚架（3）刚架的特点: ? 内部空间大，便于利用。 ? 刚结点处各杆不能发生相对转动，因而各杆件的夹角始终保持不变。 ? 刚结点处可以承受和传递弯矩。 2. 刚架的内力计算 ? ? ? 内力类型：弯矩、剪力、轴力计算方法：截面法内力的符号规定：弯矩弯矩弯矩：弯矩图画在受拉一侧。在拉侧剪力：使杆段顺时针转动为正。轴力：拉力为正。 1 2013-6-25 3-3 静定平面刚架示例 3-3 静定平面刚架示例例1： 10kN/m B 2m m 计算步骤：（1）计算支座反力（2）求杆端内力（3）作内力图例2： B VC C 10kN/m 1 HA VA A MA （4）结点校核 HA VA A 2m 1m 3-3 静定平面刚架示例 3-3 静定平面刚架小结例3： 20kN/m D ? 刚架特点刚结点处各杆件的夹角始终保持不变， C E 1 1m HB B 主要内力是弯矩； HA VA A 1m ? 刚架内力图绘制的解题步骤求支座反力，杆端内力，作内力图。 1m VB 3-4 静定平面桁架教学要求： … 了解静定平面桁架的受力特点。 … 掌握静定平面桁架内力计算的方法：——结点法、截面法 3-4 静定平面刚架主要内容： … 桁架的特点和组成 … 桁架内力计算方法钢筋混凝土组合屋架 2m 2 2013-6-25 3-4 静定平面刚架 3-4 静定平面刚架武汉长江大桥采用的桁架形式3-4 静定平面刚架 3-4 静定平面刚架 1. 桁架的特点和组成 ? 定义: 结点均为铰结点的结构。杆的内力主要是轴力。 ? 内力计算中的基本假定桁架的结点为光滑的铰结点。各杆的轴线均为直线且通过铰心。荷载和支座反力都作用在结点上。 ? 桁架的各部分名称上弦杆腹杆竖杆斜杆节间长度d 下弦杆跨度 L 3-4 静定平面刚架 ? 按几何组成分简单桁架: 分类 3-4 静定平面刚架 ? 按不同特征分平行弦桁架
钢结构节点承载力的分析探讨 [摘要] 钢结构设计过程中，不规则布置梁的节点设计在其中的难点，通过以双层不规则布置加强环式梁柱节点为实际研究的对象，为相应类型的节点足尺模型试验进行了分析。明确了相关节点的受力性能以及破坏的机理，通过对试验结果的分析，使用了相应的准则，建立了与实验模型相对应的有限元分析模型，同时在相应模型的基础之上，综合了试验以及有限元分析的结果，实现了对双层不规则布置梁加强环式梁柱节点承载能力以及刚度的分析，也为类似的分析提供了可供参考的经验。 [关键字] 双层不规则布置梁环式梁柱节点承载力刚度分析 当前，钢结构体系在建筑工程项目中应用广泛，相应的节点连接是刚结构设计重点之一，多数钢结构事故以及震害的发生首先都是节点被破坏导致整个建筑结构的破坏。加强环式的节点分析是当前研究最成熟也最为广泛的连接节点的形式之一。其传力明确、简捷、可靠。但之前的研究重点往往在规则布置梁的节点受力分析之上，而并未对不规则布置梁节点的受力特征和状况进行分析以及报道，在钢结构设计过程中，不规则布置梁节点的设计是其难点。不规则布置梁的受力性能对相应结构体系产生了重要的影响。如何简化复杂的受力状况，以及通过合理的节点设计达到构件内力的有效传递，是相关节点在设计过程中所需要考虑的设计问题。通过对不规则布置梁加强环式钢节点的分析，明确了相关节点的工作性能，提出了相关类型节点的承载能力以及刚度的计算方式，为相应的工程项目的分析和建设提供了参考。 1 具体实验 通过以实际工程项目中的全钢结构节点为基础，在之际的工程项目的试验过程中，按照等比的关系设计出了尺寸大小以及构件布置完全相同的足尺模型试件。试件的钢管柱上可布置两个加强环式节点，每一个加强环式节点的钢管柱上外三根悬臂梁，两个节点之间的净距离为350 mm，相应的参数如下所示： 试验当中的钢板以及钢管采用的是345B 钢，该种型号的屈服强度超过350 MPa，极限的抗拉强度超过530 MPa，弹性模量为2. 06 x 105 MPa。泊松比为0. 3。 工字钢的腹板可使用摩擦型为10.9级别的M16 螺栓进行连接，同时采用剖口熔透焊实现宽翼缘工字钢边缘的连接。 相应的试验使用液压千斤顶对试件施加荷载，而相关试件的柱脚均采用靴梁进行加固连接，在柱顶施加数值向下的恒定荷载，从而实现对实际工程项目中柱所承受的轴力进行模拟，同时也能稳固试件，同时实现对各个刚梁端部的加载。从整体上来看，钢管柱上的两个加强环式节点所分布的距离较近，从而实现连接至节点的梁上下重叠，同时与相关的构造特征结合起来，使用的加载方案如图所
浅谈组合结构建筑 摘要: 本文首先阐述了组合结构的概念及优缺点，然后介绍了常见的两种组合结构，并根据其分类进行了简述。通过对组合结构的震害和组合结构抗震加固改造的分析来进一步的认识组合结构。底层框架-抗震墙结构抗震设计理念的阐述，得出了现阶段抗震设计分析存在的问题。 关键词：组合结构底层框架-抗震墙结构抗震设计组合结构震害加固改造底部框架抗震墙砌体房屋 一、组合结构 广义上讲，所有高层建筑结构都是组合结构，因为一个功能性建筑不可能只用钢或只用混凝土建造。两种不同性质的材料组合成为一个整体而共同工作的构件称为组合构件。组合结构是由组合构件组成。例如，钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种物理力学性能完全不同的材料组合而成。混凝土的抗压强度高而抗拉强度低。钢材的抗拉和抗压强度都较高。为了充分利用材料的力学性能，把混凝土和钢筋这两种材料组合在一起共同工作，使混凝土承受压力而钢筋主要承受拉力以满足工程结构的安全、经济、适用等要求。两种不同性质的材料扬长避短，各自发挥其特长．因此具有一系列的优点。 组合结构的优点： 1) 与混凝土结构相比,有更好的适用性和可行性,如减少构件体积,增大使用空间;减轻结构自重,减少或完全不用施工所需的模板和支撑；减少预埋件,改善抗震性能；方便施工、缩短工期。 2) 与钢结构相比,能较多地节约钢材,提高稳定性和抗扭性能,增大刚度,增强防锈和耐火性能,做到经济美观。 组合结构的缺点： 1) 与钢结构相比,施工多一道工序,比较麻烦,影响进度。 2) 与混凝土结构相比,外露钢材需要进行防锈维护及防火处理。 二、组合结构的分类 我国在组合结构方面的研究与应用始于20世纪80年代。50多年来,组合结构的研究与应用得到迅速发展,至今已成为一种公认的新的结构体系,与传统的四大结
1.摩擦型高强度螺栓工作机理是什么 答：依靠连接板件间的摩擦力来承受荷载，以板件间的摩擦力刚要被克服作为承载能力极限状态。 2.拉杆为什么要控制刚度如何验算拉杆允许长细比于什么有关 答：（1）防止由于长细比过大在运输、施工过程中产生较大的变形，同时因自重作用产生较大挠度，对承受动力荷载的构件还将产生较大的振幅（2）控制其长细比小于容许值。（3）允许长细比与构件类型的重要性、承受荷载的性质和截面的类型有关。 3.建筑结构用钢材必须具备哪些特点 答：强度高、塑性好、冲击韧性好，具有良好的加工性能，对于焊接结构需要有良好的可焊性。 4.我国钢结构设计规范梁的整体稳定验算中为什么要引入等效弯矩系数 答：以承受纯弯曲的压弯构件作为依据，并取βmx=，对其他压弯构件规范所取βmx值可称为等效弯矩系数，其他荷载形式等效于纯弯曲形式时引入的βmx值。 5.钢结构规范规定哪些情况下，可不验算梁的整体性 答：1.当梁上有铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连，能阻止梁受压翼缘的侧向位移； 2.当梁在跨中设有中间侧向支承，使梁的整体性稳定性临界弯矩高于或接近于梁的屈服弯矩，此时在验算了梁的抗弯刚度后也就不需要验算梁的整体性； 3.规范规定工字形截面（含H形钢）简支梁不需稳定性验算的最大长宽比的值； 4.规范规定当箱形截面尺寸满足高宽比不大于6且长宽比不超过95时，不验算稳定性。6.钢材有哪几项基本技术指标各项指标可以来衡量钢材那些方面的性能 答：（1）屈服强度、抗拉强度、弹模、伸长率、断面收缩率、冷弯性能、冲击韧性及可焊性。（2）屈服点反映强度指标；抗拉强度反映强度储备；弹模反映应力应变关系；伸长率、断面收缩率反映钢材塑性性能；冷弯试验评估钢材质量优劣；冲击韧性衡量钢材抵抗脆性破坏和动力荷载的能力，是强度和塑性的综合体现。 7.焊接残余应力对结构有什么影响 答：不影响构件静力强度；降低构件稳定承载力；降低结构的疲劳强度；降低结构的刚度；加速构件的脆性破坏；残余变形影响安装、正常使用。 8.焊接组合工字型压弯构件和受弯构件的腹板是否都存在失稳问题，若存在，梁结构中采 用什么措施保证其不失稳 答：（1）存在。（2）对于翼缘板可限制其宽厚比；对于腹板可配置加劲肋；考虑腹板的屈服后强度。
钢结构实例节点设计的分析和探讨 发表时间：2019-07-23T14:08:45.923Z 来源：《基层建设》2019年第13期作者：康毅 [导读] 摘要：钢结构作为常规土木工程中经常使用的材料，具有非常多的优点，例如：材料各向同性，更符合材料力学的假定，强度高，轻质，延性好，利于抗震等特点。 西藏中驰股份有限公司上海分公司上海 201100 摘要：钢结构作为常规土木工程中经常使用的材料，具有非常多的优点，例如：材料各向同性，更符合材料力学的假定，强度高，轻质，延性好，利于抗震等特点。并且现今社会越来越多的结构使用钢结构建造，大跨度，异形结构等，相对于传统的混凝土更具有很多大优势，现今中国现人工成本高，制造成本高，运输成本高等情况，必将持续推动钢结构的蓬勃发展。 关键词：钢结构；节点设计 钢结构连接的介绍 钢结构由于不像钢筋混凝土那样可以现场绑扎钢筋，所以对于节点设计会有更高的要求，而且是钢结构设计的一个难点，因为首先要有以下几点： 1.符合结构力学的受力假定，有理论基础，足够支撑你的力学假定。 2.有足够安全的实验数据，例如螺栓的性能的测试，表面处理等。 3.符合经验的构造要求，经常会需要考虑构造要求。例如：螺栓的边距，栓距等，这些是非常重要的要求，只是计算通过，构造不满足也是不合格的设计。 4.可实施，就算有好的节点构造和创意，无法实施实践也是不可行的，所以还需要考虑加工情况和现场可施工情况。例如：焊接所需要最小施焊间距，大量的对结构产生的变形等因素。 所以对于钢结构的节点设计并不是一个简单的工作，相对于结构设计本身也需要考虑更多的因素。 由于钢结构节点的重要性，有时要求连接节点的承载力大于或者等于其所连接构件的承载力。 常见的钢结构连接节点有刚接节点和铰接节点。刚节点能够同时承受并传递弯矩、剪力、和轴力，如钢框架结构中的一些梁柱连接、构件中的拼接节点等。而钢结构中的铰接节点，理论上认为只能承受并传递轴力和剪力，不能承受或传递弯矩，如一些梁柱铰接节点、桁架和网架的连接节点等。实际上，多数铰接节点并不是完全不能承受或者传递弯矩，只是节点的抗弯刚度相对较小，弯矩作用不会对结构强度、稳定和刚度产生太多不利的影响，分析时，按照铰接处理可以简化计算。铰接假设是工程实际的一种常用手段，这也是结构设计必须要掌握的一种方法。 按照连接方式分类，在钢结构连接节点中有螺栓连接、焊接连接和铆钉连接。其中铆钉连接虽然韧性和塑性较好，但是施工复杂，现在已经很少使用，现阶段大部分使用的都是焊接和高强螺栓连接。 根据现场实际情况的应用不同，我们选择的连接处理的方式可能也会有所差别，其中焊接连接有三种焊缝质量等级，一级焊缝要做100%焊缝长度探伤检测，二级焊缝要做20%焊缝长度，三级焊缝不需要做探伤检测，但是需要达到外观要求，常规钢结构连接节点如果是现在焊接连接，一般都需要做一级焊缝，由于现场施工条件差，有时候还要高空作业 所以很难保证焊缝质量，如果现场焊接作业焊接质量不好，将无法通过探伤检测，会造成现场多次需要重新清除原焊缝后再次焊接，严重的可能会报废整根构件，造成很大的经济损失，而且整体影响也很差，应力集中、不均匀更加明显，不利于节点受力，所以应尽力减少现场焊接，多做螺栓拼接连接。实在没有办法的情况下再考虑现场焊接连接，但是如果螺栓布置过多，开孔过大，会对整个型钢截面有很大的削弱，所以设计时需要复核型钢的净截面，一般来说螺栓孔削弱面积不应高于截面面积的85%，如果使用现场螺栓拼接对型钢整体加工精度要求高，包括螺栓孔，型材垂直度，整体偏差等，很多情况是现场由于吊装变形、运输变形、孔精度不够等情况导致现场无法安装，那时候就需要扩孔或者补强焊接。但是这些程序都需要得到业主和监理的批准才可以使用，所以有时候会消耗大量的沟通和协调的时间，而且还可能面临索赔。 但是使用螺栓连接，以以往的经验来判断，大多数钢结构的斜撑构件在现场都是无法安装的，斜撑构件一般安装滞后，在梁，柱，楼板等构件安装完成后才进行安装，造成前期所有累计的误差全部在最后体现，而且原国标GB50017对于高强螺栓是不允许现场焊接和使用长孔和槽孔，螺栓群整体精度不够，没有调节余量，所以很多业主或者施工单位为了保证精度，会在工厂进行预拼装控制整体的公差和精度，但是这也会增加整体费用。不过，新的钢结构标准允许高强螺栓开长孔和槽孔，整体以后会对采用高强螺栓节点的钢结构精度有了调节的余量，使结构更便捷的安装。 节点设计的一些要点 我们在做节点设计前需要有一些概念要非常清晰，有很多关键点需要考虑，由于结构设计属于半理论半经验的设计，所以概念设计在整个设计思路中非常重要。我们要做节点设计前需要了解一下几点概念： 1.节点设计应满足承载力极限状态，放置节点因强度破坏、局部失稳、变形过大、连接开裂等引起节点失效。 2.节点构造应符合结构设计的假定，节点传力途径明确可靠，减少应力集中。当节点偏心橡胶时，尚应考虑局部弯矩的影响。 3.非抗震设计时，按弹性受力阶段设计，节点设计一般按照满足杆件内里设计值的要求即可。 4.抗震设计时，构件连接应遵循“强连接弱杆件”的概念设计原则，保证大震不倒。连接时候应符合等强设计。 5.构造复杂的重要节点应通过有限元分析确定承载力，并宜通过实验进行验证； 6.节点构造应尽可能简单，便于加工制作、运输、安装、维护、防止积水、积尘，并采取可靠的防腐和防火措施；设计时，首先要使节点具有良好的承载力，其次是施工方便与经济合理。 7.拼接节点应保证被连接构件有良好的连续性； 8.节点构造应避免采用约束度大和易使板件产生层状撕裂的连接方式。 应用实例 由于标准型材和运输长度，现场条件等问题的限制，需要将原本超长的构件进行分段，比如24米高的柱子，我们要分两段小于12m的构件，所以在实际情况中最长碰到最常见的节点，的就是柱与柱连接节点见（图1），所以计算此类型节点了解其设计原理。下面以常见的
组合结构的优点与缺点 Advantages and Disadvantages of Composite Structures 摘要 本文对组合结构的特点和结构类型作了简要介绍，与钢结构和混凝土结构对比阐明了各种类型的优点与缺点。组合结构就是利用钢结构和混凝土结构的优点,使两种材料组合后的整体工作性能要明显优于二者性能的简单叠加,极大地提升了其综合性能。缺点是结构的节点连接较为复杂。其优点远远大于缺点，值得推广和应用。文章最后给出了组合结构的发展趋势。 关键词：组合结构优点缺点 Abstract The characteristics and types of composite structures are provided in this paper．It illustrates the advantages and disadvantages of composite structures by compared with steel structures and concrete structures. Composite structures take advantages of both steel and concrete structures. Its working performance is superior than the easy superposition of steel structures and concrete structures. So it improves the integrate capability. The disadvantage is that the joints are complex. However, Advantages outweigh the disadvantages, it is worth to extend and apply the composite structures. At the end, we give the development trend of the composite structures. Keywords:composite structures advantage disadvantage
钢结构节点施工技术探讨 最近同事遇见一难题：现浇混凝土梁纵筋要穿过劲钢柱，解决方案有5。 1.将梁的纵筋弯曲，绕过劲钢柱，施工起来有一定困难。 2.将劲钢柱上预留出穿筋孔，形势如图：在一些参考书中有过介绍。 3.将纵筋断开，弯起90度，与柱焊接双面角焊缝15倍钢筋直径。 4.在劲钢柱上作钢牛腿与混凝土连接，或直接用劲性钢梁。 5.在钢柱上焊接钢筋连接器，纵筋通过钢筋连接器与钢柱连接，但此种形式我只柱的连接中见过。请各位从不同阶段（如设计、施工、使用等）分析几种方法的优劣，望不吝赐教。 SRC柱与砼梁节点构造有几个注意事项 1、柱中钢骨应尽量为砼梁钢筋留出通道，梁内主筋尽量通过节点区，保持连续性 2、应避免钢骨翼缘开孔穿筋 3、砼梁钢筋不应直接焊接在钢骨上 4、钢骨腹板开孔大于20%时，要加强，尽量不要超20% 掌握以上原则，就可以判断你的这5种做法哪个合适，一般采用 1、梁外侧钢筋贯通，中间钢筋可与钢骨短梁搭接 2、梁外侧钢筋贯通，中间钢筋可与钢骨柱上焊接套筒连接 3、梁外侧钢筋贯通，中间钢筋可与钢骨柱牛腿焊接双面》 我的个人观点： 1.梁外侧钢筋贯通，中间钢筋可与钢骨短梁搭接； 3、梁外侧钢筋贯通，中间钢筋可与钢骨柱牛腿焊接双面》5D。这两种方案应该
比较相似，本人也认为这两种方案相对来说比较实际，效果应该不错。 但朋友倾向于用2、梁外侧钢筋贯通，中间钢筋可与钢骨柱上焊接套筒连接。此方法我在参考书上只用在轴心受压得SRC柱与砼柱节点。未见过在SRC柱与砼梁节点上应用过，我分析有以下不利： 1.套管焊接内部无法清根，形成人工缝，外力作用下引起应力集中。 2.若在钢柱安装前，焊接套管，定位是个难题；若安装完成焊接，焊接难度较高。 3.若（可能性相当大）梁的纵筋较密，套管的排部、焊接都有困难。 4.若梁的两端有SRC柱，那梁的纵筋须断开，纵筋在连接、接头控制也是一个问题。 5.如此繁琐的过程，不会影响工期吗？对套管焊接（关系到梁的承载力）部位用不用检测。 有异、同看法请赐教。 套筒和钢骨焊接都是在工厂完成,质量相对现场应该可靠,且套筒多选用Q345B 低合金高强度钢,性能是有保障。 但是套筒处须在钢骨焊接水平加劲肋，影响混凝土浇捣 如果梁钢筋不是很多的话，还有一种方法，就是梁钢筋在节点处，梁中间的钢筋水平弯向两侧，在梁的两侧形成钢筋束（2根或3根），直接错开柱型钢或者从柱型钢腹板穿孔而过。 钢筋总数不是很多的话，也可以将梁钢筋布两排，第一排对着柱型钢的钢筋布到第二排靠梁外边。第一排中间加构造钢筋。 个人认为牛腿和短梁两种连接方式有以下缺陷： 1.梁外侧钢筋贯通，内侧梁筋与短钢梁搭接。在钢骨柱上加焊一段工字形钢梁，