锚栓节点设计探索

锚栓节点是建筑工程中的一种常见连接节点，一般用于以下几种场景化学：1，建筑幕墙与主体构件连接；2，钢雨棚与结构主体的连接；3，钢结构楼梯与结构主体的连接；4，钢结构连廊与结构主体的连接；5，一些加固改造项目中钢结构与主体的连接，例如商业建筑外立面加固改造，增加了雨棚、幕墙等外挂构件；当然还有很多种情况，就不一一赘述了。

我们先来看一下常规钢节点连接的应力分析，根据《高层民用建筑钢结构技术规程[附条文说明]》JGJ 99-2015  8.3.9  梁与柱铰接时(图8.3.9)，与梁腹板相连的高强度螺栓，除应承受梁端剪力外，尚应承受偏心弯矩的作用，偏心弯矩M应按下式计算。当采用现浇钢筋混凝土楼板将主梁和次梁连成整体时，可不计算偏心弯矩的影响。

图8.3.9   梁与柱的铰接

因此，当锚栓节点板上无钢筋混凝土楼板时，锚栓节点不应只考虑剪力的作用，且要考虑偏心弯矩的作用，下面可以通过一个钢结构楼梯节点算例来探讨一下锚栓节点的优化设计。

某项目室外中庭钢结构楼梯，跨度13.365m，净宽2m，根据设计计算，该楼梯梯梁截面为H-600x200x20x25，钢材材质为Q355B。钢楼梯梯按照两端铰接简支梁计算，经计算所得，左端和右端承受最大剪力均为为89.39KN，

所以，右端设计埋件及化学锚栓时，只要满足能承受89.39KN剪力即可，右端梯梁与已有混凝土梁的钢结构连接节点如下图所示：

钢结构埋件及化学螺栓节点图

但钢楼梯右端从实际情况来讲，是存在弯矩的，无法真正意义上做到铰接，同时也无法做到真正意义的固接，因为右侧平台上面是建筑面层，而非钢筋混凝土楼板，所以为了安全起见，右端埋件和锚栓设计要考虑实际弯矩的作用，已知右端剪力为89.39KN，所以螺栓产生向下的剪力89.39KN，故螺栓合力对顶部锚栓产生弯矩与顶部锚板剪力对锚栓中心产生弯矩相抵消，列方程式：89.39x0.315=V顶x0.3，V顶=98.86KN,故对右端钢结构连接节点优化如下图：

钢结构埋件及化学螺栓优化节点图

经过优化后的锚栓节点，更加符合实际受力情况，同时也能与侧锚形成整体共同受力，增加安全冗余度。 针对现有锚栓节点的不足，目前锚栓节点按照铰接设计时，仅仅考虑剪力作用，但是从实际受力情形上看，还应该考虑该剪力引起的弯矩效应，锚栓节点若同时考虑剪力和弯矩作用，锚栓节点对混凝土构件截面要求很苛刻，且容易对混凝土造成拉剪或弯剪破坏，锚栓节点处属于应力集中明显，为受力薄弱部位，所以遵循“强节点”结构设计原则， 本节点做法在原有基础上增加顶锚板和顶锚栓节点，能有效抵消弯矩产生的拉力，且结构简单，安装方便，同时不影响建筑美观。

为达到上述目的，小编认为可以通过增加锚板和锚栓来抵消实际产生的弯矩，具体做法如下：

带侧、顶锚板和侧、顶锚栓节点，包括侧锚板、侧锚栓、顶锚板、顶锚栓；其中：侧锚板一块，与混凝土构件通过锚栓有效连接，锚栓数目根据剪力大小计算；顶锚板一块，顶锚板和侧锚板应该通过焊接，形成有效的整体，或者顶锚板和侧锚板定制一体成型，效果最佳，顶锚栓数目根据剪力产生的附加弯矩大小计算，该节点结构简单，可操作性强，成本低，且不影响建筑美观。

图1~3为带侧顶锚栓梁梁节点结构示意图；

图4~5为带侧顶锚栓梁柱节点结构示意图；

图1

图2

图3

图4

图5