钢结构梁柱节点设计

梁柱节点是钢结构施工图中重要的连接节点，因其连接形式多种多样、连接类型复杂，因此是钢结构节点设计的一个难点。本文主要针对钢结构梁柱节点的设计方法和关键内容进行讲述，希望对设计人员有所帮助。

一、设计参数

1、计算参数

如图所示，“校核强节点弱构件”用于设定是否按抗震规范8.2.8条要求进行设计验算连接的极限承载力。程序在该项的设计验算时，同时判断构件的抗震构造措施，当构件为非抗震构件时，也不会按抗震规范8.2.8条设计。

抗侧力构件连接按等强连接，提供三个选项，用于确定梁柱节点设计验算时的内力取值方法。抗弯等强设计为取钢梁的受弯承载力进行节点设计，剪力取内力计算。抗弯抗剪等强时为节点均取钢梁的承载力进行节点设计。

2、连接参数

该参数页设置连接螺栓规格和焊缝等级。节点中采用高强螺栓、普通螺栓还是安装螺栓，是由节点形式决定的。如常规框架梁柱连接节点，采用栓焊连接时，腹板连接螺栓一般为高强螺栓，采用带安装螺栓的全焊连接时，腹板连接螺栓为安装螺栓。

3、节点域

该页主要设置自动补强时，补强方式及补强板的厚度等等。若选择了自动补强，在节点验算计算书中的验算结果，为补强后的验算内容。

当节点域验算不过时，同方向的梁柱节点会显示为红色，以提示用户注意。

4、梁柱参数

该参数页包含梁柱节点很多重要设计参数，下面针对较常用或重要的参数进行说明。

1）  梁柱刚接时的设计方法，包括自动判断、精确设计法、常用设计法三个选项。

参数用来确定梁端受力的分配方式，当选择自动判断时，程序会根据梁端翼缘的塑性模量与全截面塑性模量的比值来确定，当比值小于0.7则按精确设计法，否则按常用设计法。

当采用常用设计法时，梁端弯矩全部由翼缘承担，剪力全部由腹板承担。

采用精确设计法时，梁端弯矩由翼缘和腹板共同分担，剪力全部由腹板承担。

2）   梁腹板的弯矩分配的折减系数。

部分用户会考虑适当调整梁端受力分配，适当缩小翼缘弯矩分配。一般情况可不修改。

3）  抗震加强参数用于设置抗震验算及加强方式。

A．软件提供了加盖板加强、梁翼缘加宽、骨式梁翼缘削弱三种大的类型。其中盖板加强包括楔形盖板和矩形盖板，翼缘加宽又包括直接加宽梁翼缘、贴焊板加宽翼缘、扩翼缘式加宽梁翼缘。

B．若选择加楔形盖板加强，由于《钢结构连接节点设计手册》第8-142条第(3)项要求盖板与梁翼缘厚度之和应小于柱翼缘厚，故而增加控制选项，方便设计人员灵活把握。

C．在软件进行梁柱节点抗震设计过程中，会自动根据参数来选择加宽方式。优先采用用户选择的加强方式，若此加强方式无法满足规范要求，则会考虑采用其它加强方式。若用户不想程序自动调整加强方式，可勾选“强制采用上述加强方式设计”。

D．由于同一种加强方式，《钢结构连接节点设计手册》与《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图16G519》中的尺寸会有不同要求，故而提供选项控制，便于设计人员灵活选择。

二、设计参数各层级关系及设置

软件设置了全局参数、节点类型参数、单节点参数三个层级的参数。

1、全局参数为所有节点类型设计验算时使用的基本参数，并作为默认值使用，便于减少用户修改次数。该参数通过点选菜单按钮中的“全局参数”，在弹出的对话框中设置。

2、节点类型参数为同一节点类型所使用的参数，会具有该节点类型独立的参数设置。通过菜单按钮中的“节点设置”，在弹出的对话框中选择对应的节点类型进行设置，也可以在左侧工具树的“模型”标签中点选某一节点类型，通过右侧菜单的“节点重新设计”进行设置。对于节点类型对应的设计参数，包括其该类型独有的参数和全局参数两部分，当修改其中参数值时，参数仅对当前设置类型有效。如下图H梁H柱钢接强轴节点中，对于“焊短梁，栓接”类型，有独立的参数类型，可在右侧对话框中设置，同时可在对话框右侧的标签页中设置对应的全局参数。

3、单节点参数是针对于模型中独立的单个节点设计的参数数据，仅对用户勾选的单个节点有效，该参数仅用于单个节点的重新设计。设置方法有两种：方法一，通过左侧工具树中点选单个节点，然后点击鼠标右键，在弹出的菜单中“节点重新设计”设置；方法二，通过三维模型中点选节点板材（比如连接板、连接螺栓等等），然后点击右键弹出右键菜单，选择“节点重新设计”进行设置。

通过左侧工具树设置单节点参数

通过三维模型设置单节点参数

4、使用过程中，一般先设置全局参数，然后通过节点设置按钮选择不同节点类型使用的节点形式（做法），并设置对应的参数，然后进行全楼节点设计，之后再根据情况调整单个节点的参数或节点类型的参数。软件在进行节点设计验算的时候，会读取当前节点的参数；如果用户通过菜单按钮“全局参数”修改参数数据，然后通过左侧工具树点选节点类型中的“节点重新设计”，此处的参数会重新读取全局参数，此时点击重新设计时，该节点类型的所有节点将重新使用新的节点类型参数，并进行设计验算。如果用户仅修改了全局参数，并未进行节点类型中的重新设计，直接查看单节点的参数，则仍然保留此节点之前设置的参数数据。

三、梁柱节点设计内力取值，主要取值包括弯矩和剪力取值。

弯矩取值时，程序提供了两种方法：实际内力和等强设计法。若计算参数中“抗侧力构件连接按等强连接”勾选抗弯等强或抗弯抗剪均等强，计算弯矩取梁端弯矩承载力，否则取梁端实际内力。当采用梁端实际内力时，若采用精确设计法，则遍历梁端所有组合内力，取最不利组合验算；若采用常用设计法，则取梁端所有组合内力中弯矩最大组合中的弯矩。

对于剪力取值，若计算参数中“抗侧力构件连接按等强连接”勾选抗弯抗剪均等强，则取梁端腹板承载力为设计内力。若未选抗剪等强，则根据设计方法来确定：当采用精确设计法时，同弯矩一样，进行全组合遍历，取最不利组合剪力验算；当采用常用设计法时，则取下面三种情况的最大值为准：实际端部剪力、腹板抗剪承载力的1/2、梁两端弯矩代数和除以梁净长，可表达为：

其中： --梁端最大剪力；

          ---梁腹板净截面面积；

          ---梁左、右端的弯矩设计值;

          ---梁的净长。

另外，对于型钢砼截面梁，当勾选等强设计时，以钢骨截面承载力为准。当采用实际内力时，则将梁端内力进行拆分，轴力剪力折算比例为EaAa/(EaAa + EcAc)，弯矩折算比例为EaIa/(EaIa+EcIc)。

四、设计操作

1、节点参数设置

在导入模型数据后，先通过菜单按钮设置“全局参数”，然后通过菜单按钮“节点设置”中选择各节点类型所使用的节点形式，并设置对应的设计参数，然后进行全楼节点设计。

2、设计结果查看

对于节点设计结果，包括查看节点验算书、节点施工图和节点三维造型。软件提供多种查看方式：左侧工具树中查看、三维模型图中查看、平面图中查看。

1）在左侧工具树中，需要先展开工具树，点选要查看的节点，再点鼠标右键，在弹出菜单中，点选节点验算或施工图。在工具树中，若节点前的标识为“×”，则表示该节点验算不通过；当标识为“√”时，则表示节点设计通过。当有节点验算不通过时，所属节点类型前的标识也为“×”，只有节点类型下所有节点均设计通过，节点类型前的标识才为“√”。

2）在设计模型的三维视图（若当前操作界面为平面/立面图等二维图，可通过左下角的“设计模型”菜单切换到三维视图）中，首先点选单个节点的连接板材、连接螺栓、或三维节点标记， 然后点鼠标右键，在弹出菜单中，点选节点验算或施工图。

三维视图中，默认是不显示三维节点标识（即三维视图中的三角锥形标识）的，可通过菜单按钮“显示开关”打开右侧视图控制栏，勾选“显示三维节点标记”，来控制三维标识的显示。

3）在平面图中，默认只显示简化绘图，可通过右侧控制菜单调整节点编号显示状态。如下图，当勾选“显示所有的节点编号”时，才会把所有的节点编号绘制出来。

只显示简图编号

显示省略的节点编号

在平面布置图中，先点选单个节点编号，然后点击鼠标右键，在弹出菜单中，点选计算书或节点图。

3、节点修改

在节点自动设计完成，用户可根据设计需要手动调整节点设计结果，包括节点设计板材数据和螺栓数据等等。操作方式主要有两种，一种是左侧工具树中选择修改，一种是右侧三维模型图中选择修改。

1）在左侧工具树中，需要先展开工具树，点选要查看的节点，再点鼠标右键，在弹出菜单中，点选节点修改。

在弹出的对话框中，可直接修改该节点的螺栓、板材等数据。

2）在设计模型的三维视图中，首先点选单个节点的连接板材、连接螺栓、或三维节点标记， 然后点鼠标右键，在弹出菜单中，点选节点修改，此时修改的仅是当前节点的数据，修改后会导致当前节点数据与之前归并分组的数据不一致，从而生成新的分组数据。

最后，软件仍在不断的改进和完善中，希望广大用户多提宝贵意见和建议，以促进软件的进步，再此深表感谢。