钢结构节点设计解析

设计的节点是否满足 “强节点弱杆杆” 的抗震
要求。是否能实现 “小震不坏，中震可修，大震
不倒” 设计目标的根本问题，所以下面将着重讨
论证明前面所提到的第一种理念正确,但存在有较
大缺陷，第三种设计理念虽然可取，但式中的有
关系数和强度取值有问题，很不安全。唯第二种
设计计算方法才是比较稳妥的。
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1.1 第一种设计方法
（即按组合内力来设计的方法）
采用该法的理论根据是，按照规范的下述规定,即 :
一般是按梁的应力强度比 R1（ R1 RE ,S见R下 f
页,即梁的地震组合弯矩设计值乘以梁的承载力抗震调整
系数 RE后，在梁截面中产生的弯曲应力与梁的钢材强度设计
值之比）来进行设计。且认为可按以下三种不同情况分别进
力来设计节点连接。
二是，组合内力只是作为检验构件截面的依据。但在
塑性区的节点连接设计时，是取高于构件的最大承载
力设计值作为节点的作用力来对节点连接进行设计与
验算。
三是，完全抛开以上两种设计方法，而是完全按照公
式 M 2020/10/25 u 来1.进2M行p连接的极限承载力计算。
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以上三种截然不同的设计方法，将直接影响到
地震 和 1995 年发生在日本的阪神地震，有数十
幢房屋钢结构倒塌，数百幢多、高层房屋钢结构
的梁柱刚性连接节点受到严重破坏，引起了世人
的极大关注，促使一些国家的学者、科技人员加
强了这方面的研究。
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我国是世界上遭受地震最严重的国家之一，不论是历史
上还是现代，地震在中国的死亡人数和经济损失在世界上
都是居于首位。世界地震史上死亡人数最多的一次地震是
1156年我国的陕西华县 8 级地震，死83万人（摘自魏琏
编著的《建筑结构抗震设计》万国学术出版社，1991）。
在世界近代地震史中，死亡人数最多的一次.地震也发生在
我国，即1976年河北唐山7.8级地震，死 24 万余人。
地震在我国造成的经济损失十分巨大，据建国以来十几
Mu 1.2Mp 即《 抗震规 》公式（ 8.1.8 ）
进行连接的极限承载力验算 ( 如下所示 )
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但是，在执行上述规范时，不同的设计人员，很可
能在相同设计条件下设计出三种承载力相差非常悬殊
的连接作法，这三种不同的作法是:
一是，当按设计表达式 S R计算RE时，完全按组合内
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即一是,当遭遇多遇地震作用（小震） 时的弹性阶段，应采用表达式
S R即 R抗E 震规范公式 ( 5.4.2 ） (见下页) 。注意：该条在规范中为必须严
格执行的强制性条文.
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式中： S — 考虑多遇地震作用时，荷载效应和地震作
用效应在结构构件中的组合设计值，包括 组合的弯矩、轴向和剪力设计值。
一 梁柱刚性连接节点设计中的常见问题 二 框架梁栓焊拼接的常见问题 三 框架梁全栓拼接的常见问题 四 次梁与主梁简支栓接的常见问题 五 中心支撑拼(连)接设计中的常见问题
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一 首先谈谈在目前多高层房屋钢结构 梁柱刚性连接节点设计中所存在的问题
及其正确的设计方法
要点：在现行的《高钢规》和《抗震规》中，由
R — 结构构件承载力设计值。
RE—结构构件承载力的抗震调整系数
（对于框架梁、柱取0.75；连接焊缝取 0.9；连
接螺栓、节点板件取 0.85 ；支撑取 0.8 等）
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二是，当遭遇超过多遇地震（小震）作 用至基本烈度（中震）设防，或遭遇罕遇 地震作用（大震）时，规范还要求用公式
次 7 级以上地震的不完全统计房屋倒塌一亿多平方米，
直接经济损失达数百亿之多。
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就以最近几年为例，在我国新疆、西藏、云南、内
蒙古自治区、江西等地先后就发生了多起 6 级左右的地
震，特别是最近 5 月 12 日在四川的汶川还发生了 7.8 级
的特大地震，灾情非常严重。这就说明了地震活动在我
行处理。为了方便说明问题，在此引用一个具体数字来说明
这一方法的思路。
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以下是电算结果的表示方法，摘自《高层建筑
结构空间有限元分析与设计》软件 SATWE
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假定梁端有一个 1000k的N地 m震组合弯矩,并将表达
式
变S换 为R RE 。在验算RE梁S 截R面时，要求梁截面
于在梁柱刚性连接和中心支撑连接的抗震设计规定，
多处存在有较大缺陷，致使在一般条件下，按照现行
规程规范设计出来的节点，多数情况下存在并不抗震
的情况，特此作专题讨论.
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按照现行的《建筑抗震设计规范》 GB 50011 2001多层和高层房屋钢结构的 连接节点的抗震设计应分两个阶段进行， 如下所示.
抗弯承载力设计值必须
0.751000
750k，N 但 m在确定梁端的焊缝连接时，其焊缝截面
的抗弯承载力设计值就必须要
0.91Baidu Nhomakorabea00
900k。N即 m在相同组合弯矩作用下, 经过规范采用不
同的调整系数调整后，就变成了在设计焊缝连接与设
计梁截面时，分别采用不同的内力设计值来进行设计。
即在设计连接焊缝时所取的内力设计值，就应是梁截
面内力设计值的
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倍90。0 750 1.2
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1）如果所设计的梁截面刚好等于 750kN （m即应
力强度比 R1 刚好等于 时1.0），由于梁端连接焊
国不但相当频繁而且给我国造成的危害和损失也非常巨
大。因此正确地认识我国地震活动的特点以及我国经济
力量的现状，充分运用国内、国外现代地震科学技术的
成就，采用合理的，既安全又经济的抗震设计方法，来
改善建筑物的抗震性能，减轻城乡地震灾害，是我们每
个结构设计人员义不容辞的使命。
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多高层房屋钢结构节点连接设计常见问题 主要内容包括
今天要讲的内容
上午: 多高层房屋钢结构节点连接设计中 的常见问题。
下午: 多高层房屋钢结构设计施工图的平 面表示法
中国建筑标准设计研究院
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刘其祥 （教授级高工）
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节点连接在结构设计中的重要性：在以往国外多
次地震中，常常发生钢框架节点和竖向支撑节点
破坏的事例，特别是 1994 年发生在美国的北岭