摘要：随着各项技术的快速发展，很多建筑都应用钢结构作为其主体结构，而在整个钢结构的设计过程中，最重要的设计内容是连接节点的设计，在钢结构连接节点的设计过程中，保证设计的合理性，对其经济效益及运行质量都有着非常重要的影响，本文就结合中国科学院光电技术研究所科学城园区项目为实例，对其主结构进行简单分析，并结合连接节点的设计原则，对其各连接节点的设计进行简单分析。
关键词：钢结构；主结构连接节点；优化；
1 连接节点的优化设计原则
在开展节点设计的工作中，坚持基本的设计原则，对于保证设计的合理性具有非常重要的作用，如在进行梁柱铰接节点的设计时，不管梁剪力的值有多小，在连接设计的过程中，其承载力的值应该是梁腹板净截面面积抗剪承载力设计值的2倍，按照拉压对其轴力N进行分析；在梁柱刚性节点的设计过程中，节点的设计需要充分的考虑梁截面抗剪及抗弯承载力，并且在设计的过程中，一项非常重要的工作就是要加强相关节点的抗震处理，在整个设计过程中，轴力的取值应该严格的按照相关的钢结构的设计规范来进行，这样才能保证整个设计工作的科学、合理性。在对连接节点进行受力分析的同时，对其节点进行制作及安装优化，使得节点的运用达到更理想的效果。
2 工程概况
中国科学院光电技术研究所科学城园区项目总占地面为56.18万㎡，总建筑面积为33.74万㎡，其中地上建筑面积为30.74万㎡，地下建筑面积为3万㎡。总共分为1、2、3、4、5、6共6个地块，其中1、2、3、4为北区，5、6为南区。本工程用钢结构作为主体的分部有科研综合楼、大型光电研发中心、会议中心，附以职工宿舍、食堂、活动中心等载体的光电技术研究所项目。
3 工程的特点与难点
本工程主要为框架结构。南区主体F3大光电分为A、B、C三个区，A区均为箱型钢柱，且箱柱内部通高灌注混凝土；B区均为混凝土柱，屋面为钢桁架结构；C区均为H型钢柱，屋面为钢桁架结构。北区主体科研楼和会议中心，科研楼均为箱型钢柱，地下为型钢混凝土组合结构；会议中心均为钢圆管柱，因结构异形，连接节点较多为弧形节点，其屋面亦为大跨度弧形拱架，横跨约65米，拱高约24米。该工程结构复杂多样，涵盖钢结构较多类型，有型钢混凝土组合结构、框架结构、异型结构、型钢桁架、压型金属板等结构类型。节点种类繁多，包含穿筋节点、栓焊节点、铸钢节点、相贯线焊接节点等。钢结构自基础至屋顶与混凝土结构交叉施工密切结合，且与相关舞台设备及装饰幕墙结构紧密相关。结构设计必须达到可靠的承载能力及抗侧移刚度的能力，并符合构件的受力要求。钢结构深化设计及施工是该工程的重点及难点，关系着整体结构的安全。
4 设计节点与优化
根据本工程的特点，搭建模型1：1实际放样，对模型的每个节点进行检查，以及对模型进行碰撞校核，根据实际情况优化节点的可操作性、可实施性、可安装性，如：
（1）科研楼地下层型钢混凝土组合结构，钢柱内部南北方向、东西方向均需穿设钢筋，单侧穿筋数量较多，即钢柱开设穿筋孔较大，钢柱界面损失率较大，为保障受力安全性，增设穿筋补强板（见附图），补强板的位置设置影响构件生产加工的顺序。若设置在箱型钢柱内部，则在组拼箱型钢柱前，需先将补强板装配于钢柱翼缘板或腹板上，再组拼箱柱成型；若设置在箱型钢柱外部，则可先对箱型钢柱进行成型组装，再在外壁进行贴板补强。为提高生产加工效率，避免补强板在箱柱内造成焊缝重叠，以及对焊缝质量的检查，故最终优化该节点为外部补强。
图1 图2
（2）梁柱刚接节点，采用栓焊混合连接节点。一是钢梁翼缘加腋后与钢柱现场全熔透坡口焊接，腹板则单剪板螺栓连接；二是钢柱工厂带牛腿，现场与钢梁拼接。为提高现场安装效率，以及现场焊接质量，采用钢柱带悬臂短梁牛腿的形式，钢梁与牛腿短梁之间的连接应用的是等强拼接的连接方式，梁牛腿翼缘钢柱的连接在实际的安装过程中应用的是完全溶透的坡口焊接，而将角焊缝连接应用于腹板的连接中，为了保证焊缝具有良好的抗震性能，如果钢板的厚度值超过32毫米，需要对其进行焊前的预热，为了消除焊接之后的残余应力，焊接完成之后，应该使其进行缓冷，柱带悬臂短梁的焊接都在工厂中完成。
（3）当遇截面较小钢梁与箱型钢柱连接时，根据受力传导，箱柱设内隔板，此时该内隔板板厚较薄，在箱柱组身时无法对其四边施焊，即将该板优化加厚，达到可对其第四边进行电渣焊接，使隔板传导受力效果更理想。
5 实施效果及应用价值
一个项目的顺利完成，是多方面共同努力的结果，既要有精确的结构理论计算，又要有实际工程经验的指导。在这过程中，钢结构的深化设计起着中间纽带的作用，深化设计与结构设计必须互动，不断完善设计，使工程建设能优质高效地进行。因此，合格的深化设计人员的培养是一项长期的工作，需在设计水平、施工经验方面逐步积累。深化设计不仅仅是根据结构设计图依样画葫芦，而是在了解结构设计人员意图的情况下，使深化设计既满足结构受力要求，又能方便加工、安装。构件深化、加工完成只是完成了整个项目的一部分工作，很多工作还需在现场完成，能不能顺利完成安装，这也表明深化设计是否合理、构件加工是否满足精度要求。由于运输、安装要求，诸如构件分段点的选择，构件单元运输长度的确定，构件在工厂组装还是现场散装，安装吊点位置和做法确定，构件最大重量确定，工具施拧的最小空间考虑，复杂钢结构在深化设计阶段预起拱考虑等等，所有这些工作要在深化设计阶段考虑完全。
6 结语
总而言之，钢结构的设计或深化设计要充分重视其概念设计与节点处理的内容，从而稳步的提高钢结构建筑的设计、建设水平，进而推动建筑行业的相关施工水平，提升民众的应用体验感受。
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作者简介：王飞，性别：男，出生年月：1990年02月
论文作者:王飞
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第35期
论文发表时间:2019/12/18
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