摘要：当前在多高层房屋建设中，很多技术人员会选用钢结构的梁或柱，其具有很好的承载力，而且施工操作方便快捷，整体成本低。但是在很多房屋建设中梁柱刚性节点设计存在问题。为了有效解决这一问题，下面就根据实践经验，分析相关的设计方法，分析在原有基础的改进措施，希望给有关人士一些借鉴。
关键词：多高层；钢结构；刚性节点设计
在多高层房屋钢结构梁柱刚性节点设计中，要求抗力高于梁截面的最大抗力；抗震设计中遵循强节点弱杆件原则等，但是实际设计和施工中，受到各方面因素的影响，导致其不能达到上述要求，因此 刚性节点连接出现问题，影响工程质量。
1多高层房屋钢结构梁柱刚性节点设计方法分析
当前很多地区开始流行使用狗骨式的梁柱刚性连接节点，具体对这种方法进行分析中，距离柱边最近的钢梁上，对其进行对称切割，切除宽度为40%，通过角焊缝替换传统的螺栓连接方式，进行下翼缘焊接过程中，必须先割除掉衬板，然后使用焊缝进行补焊，通过这些方式的处理，可以保证其具有很好的延性。
图1：切割切除上翼缘的狗骨式
2分析多高层房屋钢结构梁柱刚性强节点设计原则
2.1强节点设计中注意抗弯要求
实际进行房屋设计时，为了达到整体的质量要求，就必须注意对强节点的设计。除此之外，为了达到强节点弱杆件的具体目标，设计梁、柱的连接节点时，先计算其实际承载力情况，包括发生的罕遇地震情况，得到准确的节点极限承载能力，在此基础上，还需要计算常遇地震情况下节点的承载力情况，保证弹性
设计阶段的整体质量。落实设计工作中要遵循梁柱连接处的抗弯能力必须大于框架梁的抗弯能力的原则。例如进行弹性阶段设计中，要将抗弯能力与框架梁的抗弯能力的比值大于k，k表示框架梁承载力抗震调整系数和连接承载力抗震调整系数之和的比值。当达到这一原则之后，在发生大地震之后，虽然在梁柱连接位置出现一些缺陷，最终致使框架横梁没有发生塑性铰前节点连接位置就出现了脆性破坏，对房屋整体的结构会产生很大的影响，但是遵循这一原则之后，就可以很好的避免类似问题的发生，保证整体工作的质量，保证人们的生命财产安全。
2.2具体施工设计中达到第一原则的要求之后，设计中如果进入到弹塑性阶段，所设置的塑性铰肯定要离开柱面，并且开始向外移动[1]，针对这一情况，在弹性设计阶段，技术人员就要对这种情况进行准确的预测，同时通过人为操作的方式予以控制，保证塑性铰处于一个正确的位置。保证这一位置梁截面最外面的纤维最大弯曲应力比梁柱连接位置焊缝最大弯曲应力要高，满足上述条件之后，当发生大地震之后，框架梁可以在比较容易出现塑性铰位置首先屈服，或者在翼缘下首先屈服，这些位置的应力都比较高，再加上上述合理的设计就可以达到这一作用效果。进而在这一位置就会出现塑性变形，最终形成塑性铰，可以很好的将地震产生对房屋的破坏力进行消耗，作用在房屋建筑中的破坏力降低，不足以对房屋建筑产生破坏，保证建筑的安全性和稳定性。
3分析对框架节点设计进行优化和改进的具体措施
3.1改进框架节点设计的原理
对框架节点进行改进设计中，不仅可以使用狗骨式连接方式，还可以使用和狗骨式连接类似的方法，通过相反的方式进行处理，具体应用中不需要对梁的截面进行削弱，是通过在梁端局部增大梁的截面，具体可以参考图2进行分析，这样就可以很好的增大连接的抗弯承载力，在此基础上，提高节点的延性。在实践中应用这一方法后得知[2]，其和狗骨式处理方法有相同的作用效果，因此在实践中被技术人员广为使用。除此之外，这一方法要比狗骨式更具优势，对于狗骨式而言，其作用原理是削弱梁的翼缘截面，有效降低梁的承载力，当发生地震之后，就可以解决梁的塑性发展，保证梁的节点拥有很好的延性。通过对这一方法的分析发现，使用中其不会不降低梁的承载力，但是可以保证在发生大地震之后，梁可以进行塑性发展，避免节点位置的应力比较大，导致节点出现应力变形或发生脆性破坏。
图2：加大部分翼缘的狗骨式
3.2在梁上、下翼缘设置盖板。
具体进行操作时，技术人员要根据上述的第一原则，准确计算出楔形盖板的面积，这样其可以和柱很好的连接。盖板截面面积计算时，常用的有两种方法，第一点，翼缘和柱为完全熔透的工地对接焊、腹板为摩擦型高强度螺栓连接梁翼缘加上盖板后在焊接处的截面面积要比未加盖板时翼缘截面面积大1.25倍。第二点，对于腹板角形焊缝而言，要求其可以承受1.25倍的剪应力。除此之前，进行优化设计中，为了准确确定楔形盖板的截面尺寸，必须仔细分析梁上组合弯矩图，根据其反弯点进行确定[3]。具体操作时先确定好塑性铰位置，框架梁在楼面竖向荷载的作用下，负弯矩图形类似一条直线，同时会向跨内倾斜，此时在梁端的弯矩值是最大的，距离梁端距离越远，其弯矩值就逐渐减小，为了到达原则2所设定的要求，有必要缩短楔形盖板实际的长度。当准确确定了楔形盖板的截面面积之后，再依据这一数据确定塑性铰位置，结合梁上组合弯矩图反弯点距柱边的距离， 选择不同链接点的截面积，这样就满足原则2中的要求了，保证了设计的规范性和合理性。另一方面，为了避免截面积过大，可以铰接位置可以选用狗骨式的方法进行削弱处理，保证其符合设计要求，达到理想的作用效果。
3.3对局部进行加宽处理
进行优化设计中，技术人员可以把梁端的上翼缘，或者是下翼缘局部进行加宽处理，在此基础上，对梁端翼缘也进行加宽处理，将二者都设计在统一的平面中，具体实施过程中，选用悬臂式短梁方式进行连接，这一连接方式可以保证连接的质量，完成后其符合工厂对焊缝连接的标准要求，进而达到理想的效果。
3.3对梁下翼缘的底部进行加腋
设计人员认真分析存在的问题，根据工程整体要求，可以在梁下翼缘位置加腋，通过这一措施可以有效提高梁的抗弯能力，一般加腋高度在150-250mm范围，这样整个设计就达到了原则1和原则2的要求，不仅如此，对于钢结构而言，有必要进行防火处理，因此在表面涂加防火涂层，并且在梁下面设置设备管道，同时做到吊顶操作，这样虽然进行了加腋处理，但是不会影响房屋建筑的外观，由于其优势明显，作用效果很好，因此在实践中深受技术人员的青睐，在以后的发展中，这一处理方法还会有更好的应用。
总结
通过以上对多高层房屋钢结构梁柱刚性节点设计分析，虽然实践中还存在一些问题，但是相关技术人员认真学习，分析设计不合理的原因，结合上述的分析，掌握相关的优化措施和改进设计方法，然后进行练习，在实践中合理应用，保证设计的合理性。
参考文献
[1]刘其祥,蔡益燕,朱知信,等.多高层房屋钢结构梁柱刚性连接节点的抗震设计[J].建筑结构,2011(8):9-12.
[2]樊利伟.多高层房屋钢结构梁柱刚性连接节点的设计方法及规范的使用体会[J].煤炭工程,2017(f10):43-44.
[3]刘其祥,陈幼璠,陈青来.现行建筑抗震设计规范多高层钢结构梁柱刚性连接设计方法的技术矛盾[J].建筑结构,2010(6):1-4.
论文作者:吕溯
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/16
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