钢框架梁柱刚接节点域验算-各软件对比（YJK、PKPM、3d3s、MTSTooL）

转载来源：工程结构设计咨询

钢框架刚接节点的节点域验算在《钢标》 12.3.3 、《抗规》 8.2.5-2~8.2.5-3 、《构筑物抗规》 7.4.4 、《门刚规》 10.2.7-3 、《高钢规》 7.3.5~7.3.8 均有相关规定。

《钢标》 12.3.3 及《门刚规》 10.2.7-3 的公式仅适应于非地震工况组合；《抗规》 8.2.5-2~8.2.5-3 、《构筑物抗规》 7.4.4 、《高钢规》 7.3.5~7.3.8 的公式仅适应于地震工况组合。  

钢框架刚接节点域的分析原理如下图（图片来自本科教材，张耀春老师主编的《钢结构设计原理》），节点域左右梁端弯矩等效成上下翼缘力偶（注意弯矩的方向），以节点域顶部为研究对象，节点域顶部钢材全截面参与抗剪，详细推导过程见上述教材。  

1、 计算实例    

左梁： WH-600x220x14x16 （ Q235B ）， 右梁： HN-600x200x11x17 （ Q235B ），柱： BOX-250x20 （ Q235B ），箱型柱相应方向壁板厚未作节点域加厚加强，抗震等级为三级。  

2、 YJK 节点域计算书    

由于篇幅，下面只截图给出强轴（沿长跨方向）的节点域验算，弱轴节点域验算也可在 YJK 中查看， YJK 的节点域验算是在钢结构施工图模块里，如下图。    

在计算 Mpb1 Mpb2 时， YJK 计算值为 1394.61KN.m ，手算结果为 1401.468KN.m ，两者基本吻合，若按 1401.468 代入计算，结果为 173.7MPa ，依然满足。  

3、 PKPM 节点域计算书    

同样下面只截图给出强轴（沿长跨方向）的节点域验算，弱轴节点域验算也可在 PKPM 中查看， PKPM 的节点域验算也是在钢结构施工图模块里，如下图。    

4、 3d3s 节点域计算书    

与 YJK 及 PKPM 不一样， 3d3s 的节点域验算是在结构验算模块（应力比）里，如下图。    

5、 MTSTooL 节点域计算书    

6、 对 YJK 、 PKPM 、 3d3s 、 MTSTooL 节点域计算书的点评    

YJK 、 PKPM 的节点域验算都是在钢结构施工图模块里，而 3d3s 的节点域验算则是在前面的结构验算模块（应力比）里。  

在节点域抗剪强度验算时， YJK 及 3d3s 计算 ∑ Mb 正确， PKPM 计算 ∑ Mb 错误， MTSTooL 计算 ∑ Mb 则依靠设计人的节点域受剪理解。  

在节点域屈服承载力验算时， YJK 、 PKPM 及 3d3s 计算 ∑ Mpb 均正确，而 MTSTooL 漏算另一侧梁的 Mpb ， MTSTooL 不正确，同时注意 3d3s 在计算 fyv 时，不同的板厚对应不同的 fy 。  

在节点域抗剪强度验算时， YJK 及 PKPM 均对非地震组合和地震组合分别对应用《钢标》和《抗规》（高层更严执行《高钢规》）进行验算，而 3d3s 与 MTSTooL 则只按《抗规》（《高钢规》）验算了地震组合工况，没按《钢标》进行非地震组合工况验算。  

7、 节点域的思考延伸    

1 、若节点域验算不满足，可加大节点域板厚（箱型柱、圆钢管柱及 H 型钢强轴）或设置斜向加劲肋（ H 型钢强轴）。  

2 、加大节点域板厚时，对于箱型柱及圆钢管柱，可在节点区及上下 150mm 范围内，直接上下对接焊换成厚板箱型柱及圆钢管柱；对于轧制 H 型钢强轴，采用两侧贴板塞焊，对于焊接 H 型钢强轴，直接上下对接焊换成厚板腹板。  

3 、对 H 型钢强轴设置斜加劲肋，曾经有几个深化的同行多次问，你这个斜加劲肋能否改为竖向的加劲肋？特别是门刚刚架的节点域，改为竖向加劲肋后，直接与系杆栓接？  

4 、答案是：不能改为竖向加劲肋，具体原理可根据文章开头的教材力流分析得出，也可以根据《构筑物抗震设计规范》 7.4.4-7 （斜加劲肋增大节点域抗剪强度）及《门刚》 10.2.7-5 公式（斜加劲肋增大节点转动刚度）得出答案，如下图，斜加劲肋倾角 α （与水平方向夹角）等于 90 °时， cos α =0 ，斜加劲肋设置无效。  

5 、《构筑物抗震设计规范》 7.4.4-7 规定斜加劲肋公式：  

6 、《门刚》 10.2.7-5 规定斜加劲肋公式（仅用于计算节点转动刚度）：  

7 、斜加劲肋与柱腹板的焊缝连接时，上述两规范提及斜加劲肋计算公式是斜加劲肋截面，在设计图纸时，需注明斜加劲肋与柱腹板的焊缝形式，可以等强全熔透坡口焊，或按计算需要的角焊缝。  

8 、很多软件（含 YJK 、 PKPm 及 3d3s ），包括较常用的 MTSTooL ，对于门刚结构，在算 H 型钢强轴节点域抗剪强度不满足时，采取斜加劲肋办法加强时， MTSTooL 是没有斜加劲肋的输入按钮，这时要根据《构筑物抗震设计规范》 7.4.4-7 手算出斜加劲肋的截面，此时用 ∑ Mb 替代 ∑ Mpb ， fv 替代 fvy ， f 替代 fdy  

9 、对于 H 型钢弱轴，根据节点域受剪原理，不存在节点域腹板面内受剪，因此不需进行节点域验算。