梁柱节点类型

优点

不足

工程应用

“Websteel”体系中的改进螺栓节点

延缓了柱的外凸,减少其变形量;增加了节点刚度,大大提高了结构的承载能力。

1. 降低了结构的延性;

2. 耗能能力有所不满足要求。

该节点已经用于齐齐哈尔市建造一栋6层教学楼的梁柱节点。

外套管式

1. 保护节点域钢管柱壁防止变形;2. 减小端板变形,保证节点域不发生较大的剪切变形;3. 保证节点破坏在梁端;4. 提高节点的初始刚度和承载力。

1. 外套管式节点属于半刚性节点,采用该节点的结构整体侧移会加大;

2. 框架剪力墙结构比较适宜于配合外套管式节点;侧移增加幅度较小。

推导钢管柱与梁平面框架荷载–侧移的恢复力模型,并进行动力时程分析。浙江东南网架股份有限公司的横向项目。

外环板式

设计简便、受力合理,承载力高,耗能能力强,无管内施工。

1. 环板尺寸大,出现凸角,尤其是对于截面较小的钢管混凝土不便于建筑物装饰;

2. 用钢需求大,刚度太大而会导致脆性破坏。

保持柱贯通条件下对内隔板形式的一种替代方法。

外肋环板式

在外隔板式节点基础上,将其外部两侧的加强板改为平行于柱侧的竖向板及其它适当改造。

1. 用钢量;

2. 焊缝种类多,焊接量大,肋板焊接处容易破坏;

3. 施工工艺复杂,工期长。

用于钢管边长尺寸有限的低层或多层住宅。

外套板式

预先将套板焊接于柱侧,施工现场不需要焊接,抗震性能好,良好的延性。

1. 试验理论分析不足;

2. 在高烈度区需采用有抗剪腹板连接的节点形式。

在多层钢框架、高层结构及框架核心筒中应用,北京水利基础总队住宅、武汉黄金口岸经济适用房,都江堰幸福家园住宅小区等。

内隔板式

可用于钢管直径较大的建筑结构,承载力高。

1. 隔板的存在使混凝土浇筑不便,容易形成钢管受力不均匀,承载力降低;

2. 钢梁直接焊接于柱壁,内部进行焊接,焊缝应力集中,焊缝多导致节点的脆性破坏,影响了结构的稳定性,焊接技术含量高,成本高。

受钢管柱边长的限制,在钢结构住宅中应用少。

贯穿型隔板节点

钢梁贯通式钢梁向核心混凝土传力,减小钢梁与柱壁的应力集中,抗震性能较优。

1. 焊缝容易开裂;

2. 抗震性能差;

3. 施工构造复杂,有一定的困难。

同济大学陈以一教授对其进行了改善,在隔板附近将柱断开。

贯穿(穿心)螺栓连接(穿心螺栓端板)

承载力高,抗震性能优越。

1. 施工复杂;

2. 受钢管截面类型限制。

西安建筑大学王先铁老师提出了穿心高强螺栓——端板节点。

单边螺栓钢管混凝土柱节点

具有较好的承载能力和抗震性能。

内置在钢管内的螺栓缺少与混凝土的锚固,节点域内的钢管

柱壁由于受到螺栓的拉力作用会发生明显的外凸变形;

1. 这不仅降低了节点的承载能力,

2. 而且钢管柱壁的破坏将加速整体结构破坏

广州大学刘坚老师提出了新型外套管式钢管混凝土柱——钢梁单边螺栓端板连接节点,节点域钢管柱壁不会发生较大的外凸变形,避免导致整个节点连接处损坏.

带短梁的内隔板式节点

减少现场施工作业量,安装难度低。

1. 运输不便;

2. 短梁易产生局部屈曲,影响结构的整体稳定性。

解决了内隔板节点施焊困难、混凝土浇筑质量降低的问题。

削弱型节点——

RBS削弱梁端

梁腹板削弱型梁柱节点

有效地将梁端塑性铰外移到梁截面的削弱区域内,降低梁端焊缝及热影响区内的应力集度,起到了保险丝的作用,也避免了梁翼缘的局部屈曲,梁腹板的峰值剪应力外移到削弱区。

1. 削弱区域附近的应力集中现象显著;

2. 焊缝施工质量不容易控制;

3. 抗弯承载力降低;

4. 降低了梁柱节点的整体刚度。

工程中采用此类节点应合理地选择腹板开孔位置与大小,腹板开孔的构造在梁上合理控制塑性铰位置,在增大变形的同时承载力降低不多。

梁端翼缘扩 大型梁柱

很好的能量耗散能力和很好的刚度。

1. 增加用钢量;

2. 加大了焊缝长度。

不影响建筑物的美观和净空高度;可以在加工厂制作,也可以现场进行焊接;对节点加工工艺的复杂程度和现场施工难度影响小。

套筒式节点

具有更好的初始刚度和抗弯承载能力,易于满足住宅建筑的某些要求,且布置灵活。

1. 壁厚的控制;

2. 施工中套筒两端与柱壁的焊接质量不好控制。

可在多层或小高层钢结构住宅建筑中应用。

拼装式节点

比纯钢节点的承载力高,初始刚度提高,等效粘滞阻尼系数增大,耗能能力好,抗震性能提高。

1.整体性能会降低;

2.与梁柱的安装要求会考虑多一些。

现场施工简便,周期短,是一种环保的绿色节点。

自复位节点

高耗能。

在此基础上,耗能器材料性能还需要进一步改进和SMA的自复位性能更加匹配。

用于地震灾害严重的西部或西南地区抗弯钢框架体系。

自锁式高强 螺栓节点

单边拧紧、施工方便。

抗拉承载力还需进一步提高。

应用不太广泛。

蝶形节点

保持弹性,满足“强节点、弱杆件”的结构抗震要求。

异型节点应用比较有限。

用于CCTV新台址、武汉绿地中心主塔楼。

卯榫节点

无栓无焊装配连接,抗震性能良好,降低造价,施工速度快。

1. 连接繁琐,进一步进行简化;

2. 需要加强防火和防腐蚀。

适用于住宅、办公楼、学校、医院或酒店等用途的多层和小高层建筑。

斜支撑钢框架 梁柱节点

斜撑的设置有效地转移了塑性铰,使节点破坏位置位于斜撑之外的桁架梁上,起到保护节点的作用,符合“强节点,弱构件”的设计要求,同时具有更好的抗震性能。

1. 延性稍有降低;

2. 腹杆与桁架弦杆的节点处会产生局部应力;

3. 桁架腹杆薄壁开口处会存在局部应力。

适用于多高层建筑,为减小该节点体系的罕遇地震下的层间位移角,在结构楼层布置粘滞阻尼器,达到很好的耗能减震效果。