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门式刚架节点设计中的几个技术要点

发布于：2023-05-06 13:18:06 来自：建筑结构/钢结构工程 [复制转发]

门刚节点设计是绘制施工图的前提，熟悉节点设计的技术条件可以更好地优化节点和绘制施工图，本文主要介绍门刚节点设计中的几个技术要点。

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节点形式

《门刚规范》10.2.2条提到刚架构件间的连接可采用高强度螺栓端板连接，目前程序提供梁柱刚接、屋脊刚接和中间梁柱刚接的多种端板连接节点形式，如图1所示。其中钢梁与边柱的端板连接形式有端板竖放、端板平放和端板斜放，屋脊端板连接形式有端板一侧外伸加劲肋和两侧外伸加劲肋，钢梁与中柱的端板连接形式有端板竖放和端板平放。

图1 各类端板连接形式

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高强螺栓计算方法

端板高强度螺栓连接的受力计算，软件提供两种算法供用户选择，分别是：“1.中和轴在受压翼缘中心”和“2.中和轴在端板形心”，如图2所示。

图2 高强螺栓计算方法

算法1是假定中和轴在受压翼缘中心【参考：陈绍蕃，门式刚架端板螺栓连接的强度和刚度，钢结构，Vol.15 No.47，2000，第1期】，采用此算法时受压翼缘的螺栓至少布置两排，计算时，假定受拉翼缘侧的螺栓只承受拉力，受压翼缘侧的螺栓只承受剪力，并不计轴向力的影响，受拉翼缘的最上两排螺栓承受相同拉力。如果存在反向弯矩作用，还要验算原来受压区螺栓的抗拉是否满足要求。

最大拉力按下式计算：

算法2是假定中和轴在端板形心，受拉翼缘和受压翼缘螺栓对称布置，至少布置两排，计算时，所有螺栓承受拉力和剪力，并不计轴向力的影响。

最大拉力按下式计算：

以上各式中：

由以上的计算假定可以看出，两种算法假定的前提条件的不同，会导致计算结果出现较大差异。一般来说按照算法1（中和轴在受压翼缘中心）计算给出的高强螺栓数量会比按照算法2（中和轴在端板形心）少很多，例如图3、图4所示分别是同一个节点采用两种算法给出的设计结果，图中算法1只有8个螺栓，而算法2则有12个螺栓，但这并不能说明算法1算的结果不对，两种算法都有理论依据。

图3 按中和轴在受压翼缘中心设计

图4 按中和轴在端板形心设计

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节点设计内力取值

《门刚规范》10.2.6条提到，端板连接应按所受最大内力和按能够承受不小于较小连接截面承载力的一半设计，并取两者的大值。目前程序也能执行这条规范要求，具体勾选框如图5所示。

图5 门刚规范10.2.6条文及勾选框

由于早期版本程序未执行这一条规范，所以同一节点采用不同版本程序计算或同一节点勾不勾选这一选项，计算的结果可能会存在较大差异，图6、图7为同一节点执行和不执行该条规范的计算结果，由此可见执行该条文后节点设计内力取值可能会变大，节点设计将更加安全保守。

图6 不执行门刚10.2.6条

图7 执行门刚10.2.6条

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节点域刚度验算

《门刚规范》10.2.7条第5款要求梁柱连接节点刚度验算应满足相关要求，程序目前也可以对节点域的刚度进行验算，当验算不满足时程序会根据选择的加强方式自动进行加强处理，加强方式可以选择设斜加劲肋、厚板替换和贴焊补强板，其中设斜加劲肋是增大门刚规范式10.2.7-11中的Ast（即斜加劲肋的总截面面积）和式10.2.7-12中的Ie(即端板惯性矩）来提高刚架梁柱转动刚度，而厚板替换和贴焊补强板主要是通过增大式10.2.7-11中的tp（即柱节点域腹板厚度）和式10.2.7-12中的Ie(即端板惯性矩）来提高刚架梁柱转动刚度。相关的规范条文及程序具体勾选框如图8所示。