多高层房屋钢结构的节点连接设计－刘其祥.ppt

多高层房屋钢结构的 节点连接设计 主讲人：刘其祥 中国建筑标准设计研究院 主 要 内 容 1 讲述多、高层房屋钢结构梁柱刚性连接节点设计及其相关的国家标准图 01SG519 的构造详图(上午)。 2 介绍国家标准图03SG519-1与04SG519-2 节点连接设计的技术条件、图集的内容及其使用方法(下午)。 第 一 部 分 多、高层房屋钢结构梁柱刚性连接节点设计 节点连接在结构设计中的重要性：常用的一般建筑钢结构，都是由若干竖杆、水平杆或加上斜杆组成抗侧力的框架、或框架支撑结构。这些杆件的组合，之所以能成为一个承力构件，能承担一定的竖向荷载和水平荷载，靠的就是各杆件之间的节点将这些杆件用各种不同的连接方式和连接件将它们连接成为一个非机动构架。这种杆件系统的构件，在外荷载作用下，一旦节点发生破坏，整个结构就会成为机动构架而失去承载能力。 在以往国外多次地震中，常常发生钢框架节点和竖向支撑节点破坏的事例，特别是1994年发生在美国的北岭地震和1995年发生在日本的阪神地震，有好几十幢房屋钢结构倒塌，好几百幢多、高层房屋钢结构的梁柱刚性连接节点受到严重破坏，引起了世人的极大关注，促使一些国家的学者、科技人员加强了这方面的研究，其重要性显得尤为突出。 我国是世界上遭受地震最严重的国家之一，不论是历史上还是现代，地震在中国的死亡人数和经济损失在世界上都是居于首位。世界地震史上死亡人数最多的一次地震是1156年我国的陕西华县 8 级地震，死83万人（摘自魏琏编著的《建筑结构抗震设计》万国学术出版社，1991）。在世界近代地震史中，死亡人数最多的一次.地震也发生在我国，即1976年河北唐山7.8级地震，死 24 万余人。 地震在我国造成的经济损失十分巨大，据建国以来十几次 7 级以上地震的不完全统计房屋倒塌 1 亿多平方米，直接经济损失达数百亿之多。 就以最近几年为例，在我国新疆、西藏、云南、内蒙古自治区、江西等地先后就发生了多起 6 级左右的地震。这就说明了地震活动在我国还是相当频繁的，因此正确地认识我国地震活动的特点以及我国经济力量的现狀，充分运用国内、国外现代地震科学技术的成就，采用合理的，既安全又经济的抗震设计方法，来改善建筑物的抗震性能，减轻城乡地震灾害，是我们每个结构设计人员义不容辞的使命。 因此在多层和高层钢结构房屋抗震设计工作中，连接节点设计，在整个设计工作中应将其视为一个非常重要的组成部分。节点设计是否恰当，将直接影响到结构承载力的可靠性和安全性。因此节点设计至关重要，应予以足够的重视。但是，在多、高层房屋钢结构中，连接节点很多 ( 如国家标准图 所编制的诸多节点也只是高层钢结构房屋中一般性的常用节点 )，今天只能检其最主要的、如与梁柱刚性连接的节点以及与之相关的一些节点来谈谈： 一是，当遭遇多遇地震作用（小震）时，应采用表达式 。即抗震规范公式 ( 5.4.2 ）。 注意：该条在规范中为必须严格执行的强制性条文。 式中： S — 考虑多遇地震作用时，荷载效应和地震作 用效应在结构构件中的组合设计值，包括 组合的弯矩、轴向和剪力设计值。 R — 结构构件及其连接的承载力设计值。 —结构构件及其连接的承载力抗震调整系数 （对于框架梁、柱取0.75；连接焊缝取 0.9；连 接螺栓、节点板件取 0.85 ；支撑取 0.8 等） 二是，当遭遇超过多遇地震（小震）作用至基本烈度（中震）设防，或遭遇罕遇地震作用（大震）、按（大震烈度）设防时，规范还要求用公式 即抗震规范公式 (8.2.8-1）进行连接的极限承载力验算； 但是，在执行上述规范时，不同的设计人员，很可能在相同设计条件下设计出三种承载力相差非常悬殊的连接作法，这三种不同的作法是: 一是，当按 计算时，完全按组合内力来设计连接节点。 二是，组合内力只是作为设计构件截面的依据。但在塑性区的节点连接设计时，是取高于构件的最大承载力设计值作为节点的作用力来对节点连接进行设计与验算。 三是，完全抛开以上两种设计方法，而是完全按照公式 来进行连接的极限承载力计算。 1 第一种设计方法（即按组合内力来设计的方法） 采用该法的理论根据是，认为在多遇地震作用下，结构处于弹性阶段，连接设计只要根据组合内力，并根据梁的应力强度比 R1（即梁的地震组合弯矩设计值乘以梁的承载力抗震调整系数 0.75 后，在梁截面中产生的弯曲应力与梁的钢材强度设计值之比）来进行设计即可。且认为可按以下三种不同情况分别进行处理。为了方便说明问题，在此引用一个具体数字来说明这一