钢结构梁柱节点设计的探讨_孟嵬
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钢结构梁柱连接节点研究综述
钢结构是一种广泛应用于建筑工程中的结构形式,梁柱连接节点是钢结构中至关重要的组成部分。
本文将针对钢结构梁柱连接节点进行研究综述,包括节点类型、设计方法和研究进展等方面。
钢结构梁柱连接节点的类型可以分为刚性节点和半刚性节点两种。
刚性节点是指连接点在受力时可以保持相对刚性,不发生变形;而半刚性节点则允许一定程度的变形。
刚性节点常用于对轴向力和剪力承载能力要求较高的场合,而半刚性节点则适用于对变位能力和耐震要求较高的场合。
钢结构梁柱连接节点的设计方法主要包括强度设计和变位设计两个方面。
强度设计是指根据节点在受力时的强度要求,确定节点构造的尺寸和形式;而变位设计则是根据节点在受力时的变位要求,确定节点构造的刚度和延性。
强度设计常用的方法有刚度法、刚塑性法和塑铰法等;而变位设计常用的方法有刚度-延性匹配法和能量法等。
钢结构梁柱连接节点的研究进展主要包括以下几个方面。
传统的节点设计方法已经逐渐不能满足高层建筑和大跨度结构的需求,因此需要开展更为精细化的节点设计研究。
随着结构性能设计的提出,节点的设计不仅要考虑强度和变位,还要考虑耐久性、可维修性和可拆卸性等方面的要求。
由于连接节点在结构中的重要性,一些新型的连接节点形式也得到了广泛研究,如刚性连接剪力墙、混凝土牵引锚固节点和复合式节点等。
随着计算机技术的发展,使用有限元软件对节点进行数值模拟分析也成为节点研究的重要方法。
钢结构梁柱节点抗震设计探讨摘要:本文通过震害举例,分析了引起梁柱节点破坏的几个原因,论述了梁柱节点常用的处理方法及其特点并提出了几点建议。
关键词:梁柱节点,抗震设计,强节点弱杆件,建议Abstract: this paper through the earthquake damage for example, analyzes the cause of destruction beam-column joints for several reasons, this paper discusses the methods of dealing with the commonly used beam-column joints and its characteristics and puts forward some Suggestions.Keywords: beam-column joints, seismic design, strong weak stem a node, the proposal一、前言近年来,钢结构的应用越来越广泛。
建筑钢结构以其卓越的抗震性能,轻质高强和安装方便等特点日益受到人们的青睐,在商场、展厅、大型场馆、多高层及超高层等建筑中日益得到应用,如上海金茂大厦、深圳地王大厦、深圳证券交易所、深圳太平金融大厦等。
在多层和高层建筑钢结构的抗震设计中,梁柱刚性连接节点是其中的一个非常重要的组成部分,其设计得是否合理将直接影响到结构的安全及稳定。
从以往的震害情况来看,梁柱节点又是破坏多发的部位之一,因此,必须对梁柱节点的设计给予足够的重视。
二、震害举例及原因分析⑴墨西哥地震1985年,墨西哥西海岸发生里氏8.1级地震,造成城区内102栋钢结构房屋破坏,震后经调查,钢框架的破坏主要发生在梁柱节点连接处。
⑵美国北岭地震1994年,美国北岭地震中有100多栋钢结构建筑在梁柱节点处发生了断裂,震后对2066栋钢结构建筑进行考察发现,其中50%在梁柱节点梁端的下翼缘焊缝处有损坏,20%在上翼缘焊缝处有损坏,且断裂发生时梁端翼缘未见明显屈服。
钢结构梁柱节点优化设计论文【摘要】钢结构建筑经历多次强烈地震的考验,钢结构的抗震性能远比混凝土结构优越。
但是由于设计特别是构造上的不当,也发生了一些破坏,连接节点的破坏更是比较普遍。
因此,节点设计是整个钢结构设计工作中的重要环节。
在传统的做法上按照力学的原理进行技术上的改良,推陈出新的优化节点设计是非常重要的。
连接节点是钢结构能否安全可靠的关键,关系到结构在荷载作用下的整体性能以及单个构件的受力状态。
目前钢结构一般被认为有较好的抗震性能,但如果结构布置和构造上存在缺陷,尤其是连接的不合理亦会造成震害,带来巨大的经济损失,甚至危及到生命。
因此钢结构梁柱节点的设计以及施工质量问题就值得我们关注和探讨。
一、梁柱节点类型钢结构梁柱结合的部分称为梁柱节点或梁柱连接,它在结构中起到重要作用。
在正常使用状态下,钢结构梁柱节点将梁与柱连成整体,使结构能够有效地承受重力、风载等外部荷载。
在强烈地震作用下,梁端和节点域产生塑性变形,形成塑性铰,有效地吸收和耗散能量,使结构能够做到大震不倒、小震可修。
连接节点的力学性能还会影响到结构的整体行为,如结构变形、自振周期、地震反应和结构内力。
根据受力变形特征,钢结构梁与柱的连接可以划分为以下三类。
(1)刚性连接。
梁柱间无相对转动,连接可以承受弯矩和剪力。
这种连接节点的弹性刚度大于或等于构件的弹性刚度。
习惯上,若连接转动约束达到理想刚接的90%以上就认为是刚性连接。
(2)铰支连接。
梁柱间有相对转动,连接不能承受弯矩和剪力。
该节点的刚度远远小于构件的刚度,在计算时可以认为等于零。
通常当梁柱轴线夹角的改变量达到理想铰接的80%时就认为是铰接。
(3)半刚性连接。
梁柱间有相对转动,能承受剪力和一定的弯矩,具有一定的刚度。
刚度和强度介于铰接和刚接之间。
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。
浅谈钢结构梁柱刚性节点抗震设计摘要:本文首先论述了钢结构梁柱节点的基本特性,进而论述了梁柱刚性节点的主要处理形式,第三论述了梁柱节点连接时的规定,最后详细论述了钢结构梁柱刚性节点设计建议。
关键词:钢结构;梁柱;刚性连接节点;抗震设计梁柱刚性连接节点设计是钢结构整个设计工作中的一个非常重要的组成部分,因其设计得是否恰当将直接影响到钢结构承载力的安全性和可靠性。
当前,随着钢结构日益广泛的应用,为了避免出现人员伤亡和财产损失,对钢结构梁柱节点抗震设计进行深入的研究已经迫在眉睫。
1钢结构梁柱节点的基本特性1.1刚性连接节点,从保证构件原有的力学特性来说,在连接节点处应保证其原有的完全连续性。
这种构造能使所连接的构件之间夹角在达到承载能力之前不发生变化,其连接强度应不低于被连接构件的屈服强度。
1.2半刚性连接节点,能保证其承载力等于或大于构件的承载力,但由于所采用的连接方法和细部构造设计的关系,致使连接节点的弹性刚度比构件的弹性刚度低,这样的节点形式作为设计要求一般不采用。
1.3铰接连接节点,从理论上讲是完全不能承受弯矩的连接节点,因而一般不能用于构件的拼接连接。
铰接连接节点通常只用于构件端部的连接,比如柱脚、梁、析架和网架杆件的端部连接等。
2 梁柱刚性节点的主要处理形式2.1梁端削弱式(犬骨式)方案该方案是对靠近梁柱节点的钢梁翼缘进行圆弧削弱,在地震作用下,翼缘削弱处先于梁柱节点出现塑性铰,实现塑性铰外移,起到保护梁柱刚性连接节点的作用。
设计时,需考虑刚度变化对整体分析的影响。
该方案符合“强连接弱杆件”设计思路,构件加工时,处理圆弧削弱要求加工尺寸准确,切割面光滑无尖角,避免应力集中,磨平时应顺翼缘长度方向加工,对加工工艺有较高要求。
2.2 梁端加强或加腋式方案梁端加强方案即是增大梁端及其与钢柱焊接的截面,使梁端及节点承载能力高于正常钢梁截面承载能力。
在地震作用下,加强的梁端及梁柱节点尚未进入全截面塑性受力状态时,接近梁端的正常钢梁截面因截面较小,先形成塑性铰,从而起到保护梁柱刚性连接节点的作用。
24卷1期2008年3月世界地震工程WORLDEARTHQUAKEENGINEERINGVd.24,No.1Mar.,2008文章编号:1007-6069(2008)01—0122・06钢框架后张抗震梁柱节点的非线性分析胡白香于孟伟石启印刘永娟(江苏大学理学院,江苏镇江212013)摘要:推导了后张顶底角钢梁柱节点的初始刚度及极限承载力的一般公式,并利用ANSYS建立了其三维有限元模型,模拟该节点在地震荷载下的受力特征。
分析表明,后张顶底梁柱节点具有与传统焊接刚性节点相近的刚度,能够充分发挥各个组成构件的性能,且残余变形较小。
对比证明,角钢厚度和后张力大小是影响节点性能的主要因素。
最后针对后张节点的薄弱环节提出了适合应用的改进形式。
关键词:后张钢绞线;梁柱节点;非线性;角钢;ANSY¥中图分类号:TU391文献标识码:ANonlinearanalysisofseismicresistancecapacityofposttensionedcolumn.beamconnectionsforsteelframesHUBai—xiangYUMeng—weiSHIQi—yinI皿Yong-juan(FacultyofScience,JiangsuUniversity,Zhenjiang212013,China)Abstract:Thegeneralformulaofinitialstiffnessandultimateloadforposaensionedcolumn.beamconnectionsoftopandbottomanglearederived.Athree.dimensionfiniteelementmodelfortllecolumn.beamconnectioniSsetupbytheANSYS.tlledynamicbehavioroftheconnectionsunderearthquakeloadsissimlated.Theresultsanalyzedareindicatedthatthestiffnessofmeposttensionedcolumn.beamconnectionsiSsimilartothatoftheweldedconnee.tions,performancesofitscomponentscallbebroughtfullplay,andresidualdisplacementissmall.neanglethicknessandtheposttensionedforceayemajorfactors.whicharcinfluencedontheperformanceoftheconnec.tions.Finally,asuitableimprovedformthatispointedtotheconnection’sweakpartsisputforward.Keywords:posttensionedtendons;column—beamconnections;nonlinear;angle;ANSYS1前言现代高层钢结构技术要求梁柱连接具有足够的刚度、强度。
钢结构梁柱连接节点研究综述钢结构梁柱连接节点是钢结构中最关键的部分之一,它直接影响着整个结构的安全性和稳定性。
近年来,钢结构梁柱连接节点的研究得到了广泛的关注和深入的探索。
本文对钢结构梁柱连接节点的研究进行综述,主要包括节点的分类、设计原则以及常见的连接方式等内容。
根据节点的形式和连接方式,钢结构梁柱连接节点可以分为刚性节点和半刚性节点。
刚性连接节点是指连接处具有较高的刚度和强度,能够完全传递梁柱之间的力和弯矩;半刚性连接节点是指连接处的刚度和强度较低,梁柱之间的力和弯矩会在节点处有一定的转移和分担。
根据节点的构造形式,可以将钢结构梁柱连接节点分为焊接节点、螺栓连接节点和高强螺纹连接节点等。
钢结构梁柱连接节点的设计原则主要包括力传递、刚度和变形、韧性和耐火性等方面。
力传递是指节点能够有效地将梁柱之间的力和弯矩传递到连接件上,通过合理的形状和尺寸设计,提高连接的刚度和强度。
刚度和变形是指节点在受力时的刚度和变形性能,合理的设计可以减小节点的变形,并保证节点的稳定性。
韧性和耐火性是指节点在发生弯曲变形或火灾时的抗力,合理的设计可以保证节点的可靠性和安全性。
在实际工程中,钢结构梁柱连接节点的研究和设计要考虑到多种因素。
需要根据结构的受力特点和节点的功能要求,选择合适的连接方式和连接件。
要考虑到材料的强度和刚度,以及节点的变形性能和韧性。
还需要考虑到节点的施工和维修要求,以及经济和可持续性等因素。
目前,钢结构梁柱连接节点的研究主要集中在以下几个方面。
一是节点的计算和分析方法研究,包括节点的力学行为、极限状态和耐久性分析等。
二是节点的试验和模拟研究,通过试验和模拟可以验证节点的性能和安全性。
三是节点的参数优化和设计方法研究,通过优化设计可以提高节点的性能和经济性。
四是节点连接件的研发和应用研究,通过研发新型连接件可以改进节点的性能和施工效率。
浅谈钢结构梁柱节点连接设计方法【摘要】随着钢结构的广泛应用,钢结构梁柱节点的连接设计方法越来越重要,其设计科学与否直接关系到钢结构的稳固性。
本文首先对钢结构做了概述,分析了钢结构梁柱节点连接的特点,探讨了梁柱节点连接的设计,并对施工质量的控制提出了建议。
【关键词】钢结构;梁柱节点;连接;设计方法一、前言钢结构梁柱节点连接的设计关系到整个钢结构工程的可靠性、安全性,正确掌握节点连接的设计方法是科学合理施工个前提与关键。
在提出相关建议之前,有必要分析钢结构梁柱节点连接的特点。
二、钢结构概述1.钢结构的特点钢结构由于具有重量轻、塑性韧性好、制造简便、易于采用工业化生产、施工安装周期短、抗震性能较好等许多优点,近年来得到了快速的发展。
梁、柱节点是钢框架中的关键连接部分,连接性能直接影响框架结构在荷载作用下的整体行为。
实际的钢框架梁柱连接应分为三类:刚性连接(具有较高的强度和刚度)、铰接连接(具有很大的柔性)和半刚性连接。
在工业建筑物、构筑物中,梁柱连接一般均采用刚接节点,而民用建筑物、构筑物中,梁柱连接形式有用刚接节点的,也有用铰接节点的,承受荷载的差异是造成不同连接形式的重要原因之一。
2.钢结构梁柱节点连接形式(一)普通螺栓及高强度螺栓连接普通螺栓分为A、B、C三级,A、B级为精制螺栓,C级为粗制螺栓。
A级和B级螺栓材料的性能等级为5.6级或8.8级,C级螺栓性能等级为4.6级或4.8级。
A、B级精制螺栓已很少在钢结构中采用,C级螺栓主要用于承受静力荷载或间接承受动力荷载结构中的次要连接,以及安装时的临时固定和可拆卸结构的连接等。
螺栓的性能等级在8.8级以上者,称为高强度螺栓。
高强螺栓一般为8.8级和10.9级,其中10.9级居多。
(二)摩擦型高强度螺栓与焊缝形成的混合连接这种连接应注意以下几点:1)焊缝的破坏强度高于高强栓连接的抗滑极限强度,其比值宜控制在1~3之间;2)不能用于需要验算疲劳的连接中;3)其施工顺序,应根据板件的厚度,施焊时能否采取反变形措施等具体条件分析决定,一般采用先栓后焊的方式,此时高强度螺栓的强度应计及焊接影响,作一定的折减。
钢结构吊车梁与钢柱连接节点设计研究说到钢结构吊车梁和钢柱连接节点设计,很多人可能脑袋一热,觉得这不过是工地上那堆高大上的钢铁玩意儿,想象不到背后居然藏着一堆让人头疼的工程问题。
其实啊,这个“节点”看似不起眼,但它可真是钢结构系统里最关键的“传声筒”,因为它得把上面传下来的所有力量都好好接住,传给下面的部分。
这就像咱们站着举个大碗,碗底必须得稳稳地放在一个结实的支点上,才能让咱们轻松自如地端住。
所以说,钢结构吊车梁和钢柱的连接节点,简单地讲,它就是那个能让整个结构不至于“散架”的“神仙小点”,可不容忽视。
话说这钢结构,简直就是现代建筑的“大铁骨”。
一根根钢柱一字排开,上面搭着钢梁,整个建筑就像大铁架子一样坚实有力。
可是,你知道吗?钢柱和钢梁之间的连接,这个看似简单的地方,竟然能让工程师们绞尽脑汁。
为什么呢?钢柱和钢梁之间不是直接用一根钉子钉死的,而是有个复杂的结构,得经过精确计算才能保证它们之间的连接足够强大,不仅能承受重力,还得能抵抗横向的力,甚至是扭转力。
要是这地方设计不好,整座大楼可能就要“抖一抖”,甚至会掉下来,想想就让人不寒而栗。
真是说不清,有些设计师就像是钢铁结构的“魔法师”,把看似普通的节点设计得既复杂又美丽。
你以为设计这玩意儿简单吗?可千万别小看了它!节点的设计可得考虑一大堆因素,不仅得看受力情况,还得考虑施工的可行性。
比如,工人是不是能顺利地把钢梁和钢柱连接起来,是不是能保证这连接在长期使用中的稳定性。
节点还得考虑到钢材的焊接性,别看钢铁是硬邦邦的物质,可焊接的过程一不小心就会出毛病,搞不好就成了“打铁还需自身硬”的反面教材。
就像我们常说的:“一失足成千古恨”,设计得不精细,后期维护可就成了大麻烦。
说到这里,大家可能会问,为什么节点设计要那么复杂呢?其实啊,钢结构吊车梁和钢柱的连接节点设计,不仅是为了建筑的安全,更是为了让它在地震、风力等外力作用下不轻易倒塌。
咱们可以把钢结构比作一个巨大的“钢铁大棚”,如果这个大棚的支架设计不稳,风一吹、雨一打,那就不可能长久稳固。