１  連接節(jié)點(diǎn)的基本特性［ １ ］

　　根據(jù)節(jié)點(diǎn)處傳遞荷載的情況、所采用的連接方法以及細(xì)部構(gòu)造，連接節(jié)點(diǎn)的類別可分為剛性連接、半剛性連接和鉸接連接。

　　（１）剛性連接節(jié)點(diǎn)，從保證構(gòu)件原有的力學(xué)特性來(lái)說(shuō)，在連接節(jié)點(diǎn)處應(yīng)保證其原有的完全連續(xù)性。這種構(gòu)造能使所連接的構(gòu)件之間夾角在達(dá)到承載能力之前不發(fā)生變化的接頭，其連接強(qiáng)度應(yīng)不低于被連接構(gòu)件的屈服強(qiáng)度。

　　（２）半剛性連接節(jié)點(diǎn)能保證其承載力等于或大于構(gòu)件的承載力，但由于所采用的連接方法和細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)的關(guān)系，致使連接節(jié)點(diǎn)的彈性剛度比構(gòu)件的彈性剛度顯著得低，這樣的節(jié)點(diǎn)形式作為設(shè)計(jì)要求一般不采用。

　　（３）鉸接連接節(jié)點(diǎn)，從理論上講是完全不能承受彎矩的連接節(jié)點(diǎn)，因而一般不能用于構(gòu)件的拼接連接。鉸接連接節(jié)點(diǎn)通常只用于構(gòu)件端部的連接，比如柱腳、 梁、桁架和網(wǎng)架桿件的端部連接等。但在工程實(shí)際應(yīng)用中，它的特性并非完全鉸接，例如，它對(duì)彎矩并不是完全不能承受，只是抗彎剛度遠(yuǎn)低于構(gòu)件的抗彎剛度。

　　２  梁柱節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

　　鋼框架中梁與柱的連接起著在兩種構(gòu)件之間傳遞彎矩和剪力的作用，是鋼框架的主要組成部分，它的性能直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的整體反應(yīng)。梁柱連接的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足足夠的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)膭偠龋瑵M足“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱構(gòu)件”以及“強(qiáng)梁弱柱”原則。鋼框架結(jié)構(gòu)的梁柱連接多按剛性連接設(shè)計(jì)，主梁與柱的連接具有足夠剛度，目前抗側(cè)力框架和梁柱的抗彎連接均采用剛性方案。梁柱剛性連接的主要構(gòu)造形式有３種：全焊節(jié)點(diǎn)；高強(qiáng)螺栓連接節(jié)點(diǎn)；栓焊混合節(jié)點(diǎn)。

　　（1）全焊節(jié)點(diǎn)

　　（1.1）全焊節(jié)點(diǎn)連接形式

　　全焊節(jié)點(diǎn)連接：梁的上下翼緣用全熔透坡口對(duì)接焊縫，腹板用角焊 縫與柱翼緣連接。翼緣對(duì)應(yīng)處應(yīng)加水平加勁肋，箱形柱內(nèi)應(yīng)設(shè)加勁肋隔 板。加勁肋應(yīng)按與梁翼緣等強(qiáng)設(shè)計(jì)，其連接焊縫亦應(yīng)滿足等強(qiáng)傳力的要求。梁柱剛性連接中，梁端內(nèi)力向柱傳遞時(shí)，梁端彎矩主要由梁翼緣承擔(dān)，梁端剪力則主要由梁腹板承擔(dān) （見(jiàn)圖１）。全焊節(jié)點(diǎn)連接是目前多數(shù)多高層鋼結(jié)構(gòu)工程中梁柱節(jié)點(diǎn)采用較多的一種連接方式，具有施工方便、節(jié)省鋼材、整體剛度大等優(yōu)點(diǎn)。

　　（1.2） 全焊節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

　　在避免增加結(jié)構(gòu)的剛度和接頭部位的應(yīng)力集中情況下，根據(jù)“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件”的原則適當(dāng)加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，在不發(fā)生失穩(wěn)情況下，可適當(dāng)削弱梁，在梁上出現(xiàn)“塑性鉸”。盡量減少結(jié)構(gòu)和焊接接頭部位的應(yīng)力集中，腹板上的工藝孔應(yīng)平滑過(guò)渡，避免應(yīng)力集中。在不減小腹板連接強(qiáng)度條件下，適當(dāng)加大工藝孔，便于施焊，提高焊縫質(zhì)量。

　　（2）  高強(qiáng)螺栓連接節(jié)點(diǎn)

　　（2.1）  高強(qiáng)螺栓連接形式

　　高強(qiáng)螺栓連接節(jié)點(diǎn)：梁腹板與柱連接以高強(qiáng)螺栓現(xiàn)場(chǎng)連接，以傳遞 軸力、彎矩與剪力（見(jiàn)圖２）。

　　鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接是近年來(lái)迅速發(fā)展和應(yīng)用的螺栓連接新形式，該種連接形式施工要求十分嚴(yán)格，但是對(duì)于結(jié)構(gòu)承受動(dòng)載十分有利，可簡(jiǎn)化制造和安裝，特別是在高層和超高層鋼結(jié)構(gòu)以及承受動(dòng)載的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，所有連接節(jié)點(diǎn)均采用了高強(qiáng)度螺栓連接方式。

　　（2.2） 高強(qiáng)螺栓連接的類型和受力特點(diǎn)

　　高強(qiáng)度螺栓受剪力時(shí)按照設(shè)計(jì)和受力要求的不同，可分為摩擦型和 承壓型兩種。

　　摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接在受剪設(shè)計(jì)時(shí)以外剪力達(dá)到板件接觸面間由螺栓預(yù)壓力使板件壓緊所提供的最大摩擦力為極限的。在設(shè)計(jì)摩擦型高強(qiáng)螺栓時(shí)，應(yīng)保證連接點(diǎn)在整個(gè)使用期間外剪力不超過(guò)最大摩擦力，即能由摩擦力完全承受，使板件間不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑移變形，即螺栓桿和孔壁間始終保持原有空隙，連接件按彈性整體受力考慮。

　　承壓型高強(qiáng)度螺栓連接在抗剪設(shè)計(jì)時(shí)只保證在正常使用荷載作用下，剪力一般不會(huì)超過(guò)最大摩擦力，其受力性能和摩擦型相同。若剪力超過(guò)最大摩擦力時(shí)，連接板件間將發(fā)生相對(duì)滑移變形直到螺栓桿與孔壁一側(cè)接觸，之后連接就靠螺栓桿身剪切和孔壁承壓以及板件接觸面間摩擦力共同傳力。

　　（2.3）   承壓型高強(qiáng)螺栓連接的設(shè)計(jì)

　　因國(guó)內(nèi)使用承壓型高強(qiáng)度螺栓連接較摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接少，故設(shè)計(jì)參考資料較少，多數(shù)教科書(shū)對(duì)摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接介紹較詳細(xì)，而承壓型高強(qiáng)度螺栓連接介紹較簡(jiǎn)單，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中以我國(guó)現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（以下簡(jiǎn)稱規(guī)范）為主，參考了英美規(guī)范［ ２ ］。

　　承壓型高強(qiáng)度螺栓連接的計(jì)算：其抗剪連接沿桿軸方向的受拉連接同時(shí)承受剪力和桿軸方向拉力的承壓型高強(qiáng)度螺栓連接計(jì)算需按規(guī)范進(jìn)行。原規(guī)范中規(guī)定的在抗剪連接中以及同時(shí)承受剪力和桿軸方向拉力的連接中，作了承壓型高強(qiáng)度螺栓的受剪承載力設(shè)計(jì)值不得大于按摩擦型連接1.3的規(guī)定，主要是當(dāng)時(shí)對(duì)承壓型高強(qiáng)度螺栓的研究還不夠深入，尤其是缺乏使用經(jīng)驗(yàn)，慎重計(jì)算。我們采用承壓型高強(qiáng)度螺栓的承載力不超過(guò)按摩擦型計(jì)算的1.3倍確保結(jié)構(gòu)安全可靠。此外按規(guī)范規(guī)定結(jié)構(gòu)的平均荷載分項(xiàng)系數(shù)約為1.3，滿足此項(xiàng)要求的承壓型高強(qiáng)度螺栓在荷載標(biāo)準(zhǔn)值情況不致產(chǎn)生滑移，則對(duì)保證結(jié)構(gòu)的變形是有利的，但不能充分發(fā)揮承壓型高強(qiáng)度螺栓的效能，而采用承壓型高強(qiáng)度螺栓的前提是結(jié)構(gòu)中允許發(fā)生一定滑移變形的連接，這相當(dāng)于對(duì)承載力進(jìn)行了控制。

　　（3）  栓焊混合連接節(jié)點(diǎn)

　　栓焊混合連接節(jié)點(diǎn)：梁翼緣與柱翼緣完全采用坡口焊接，而梁腹板 采用普通或高強(qiáng)螺栓與柱翼緣連接的形式（見(jiàn)圖３），這種連接形式是業(yè) 內(nèi)的專家和學(xué)者們認(rèn)可的一種形式。

　　純螺栓或栓焊連接只是考慮現(xiàn)場(chǎng)施工方便，通過(guò)對(duì)日本、美國(guó)近來(lái)的地震破壞資料研究表明，定位螺栓聯(lián)合焊接的方式將是高層、超高層鋼結(jié)構(gòu)工程的首選，沈陽(yáng)國(guó)際博覽中心的梁柱節(jié)點(diǎn)連接多數(shù)屬于這種連接。這種連接的優(yōu)勢(shì)在于不但可以保證節(jié)點(diǎn)屬于剛性連接，同時(shí)結(jié)構(gòu)可以承受動(dòng)力荷載。經(jīng)過(guò)反復(fù)加載后節(jié)點(diǎn)承載能力基本沒(méi)有降低，但有關(guān)試驗(yàn)表明，這種形式的連接在經(jīng)過(guò)多次非常劇烈的反復(fù)加載后會(huì)突然斷裂，表明與柱子腹板的這種連接具有的延性較全焊接連接節(jié)點(diǎn)具有的延性稍差，但栓焊混合節(jié)點(diǎn)也能滿足工程抗震所要求的延性。另外連接處梁、柱的強(qiáng)度由于打孔的原因均被削弱，施工過(guò)程復(fù)雜。

　　（4）  狗骨式節(jié)點(diǎn)

　　狗骨式節(jié)點(diǎn)是近幾年專家學(xué)者開(kāi)始研究的一種新形式節(jié)點(diǎn) ［３］ 。這種節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)思想是梁的削弱部分截面能夠改變塑性鉸出現(xiàn)的位置，迫使在極限荷載作用下塑性鉸偏離脆弱的節(jié)點(diǎn)連接處，通過(guò)削弱梁來(lái)保護(hù)梁柱節(jié)點(diǎn)。采用這種節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)對(duì)梁進(jìn)行了合理的截面削弱，使得較長(zhǎng)的一段梁幾乎同步進(jìn)入了塑性，真正做到了增加梁柱節(jié)點(diǎn)的延性，充分發(fā)揮了鋼材的塑性。當(dāng)然，要保證設(shè)計(jì)對(duì)梁的削弱所造成的結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度在正常結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載作用下完全能滿足要求。

　　骨形連接的具體構(gòu)造：以據(jù)柱面１５０ｍｍ處作為梁上下翼緣兩側(cè)弧形切削的起點(diǎn)，切削面應(yīng)刨光，切削后的翼緣凈截面面積不宜大于原截面面積的９０％（見(jiàn)圖４），但應(yīng)能承受按彈性設(shè)計(jì)時(shí)多遇地震下的組合內(nèi)力。

　　３  結(jié)語(yǔ)

　　在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。為使連 接接點(diǎn)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)連接接點(diǎn)的位置及其所要求的強(qiáng)度和剛度，合理地確定連接節(jié)點(diǎn)的形式、連接方法、具體構(gòu)造以及基本計(jì)算公式。