多高层节点总览:节点怎么设计、连接系数是什么

对应图集:16G519

16G519 编于 2016 年,在 GB 50017-2017《钢结构设计标准》发布之前;个别构造数值以现行规范为准。

16G519 是多、高层民用建筑钢结构的节点构造图集,适用于 6~9 度设防地区的抗震设计,也适用于非抗震设计;不直接承受动力荷载的工业建筑,类似节点可以参考。它画的是「一般做法」:图上的截面形式、焊缝尺寸、螺栓直径和数量,都要由设计者按具体工程确定,不能照抄图上的数字。

图集里有哪几类节点

16G519 的节点分类(按图集目录归纳)
类别典型内容加工厂最关心的点
柱拼接工地拼接、变截面柱和箱形柱的工厂拼接接头位置、耳板、坡口形式
梁柱连接刚性连接、加强型连接、骨式连接、铰接翼缘全熔透焊、加劲肋/隔板、衬板
主次梁与梁拼接次梁与主梁连接、腹板开洞补强、梁工厂拼接连接板、螺栓排布、拼接位置
柱脚外露式、外包式、埋入式底板、锚栓、栓钉、加劲肋
支撑中心支撑、偏心支撑、屈曲约束支撑节点板、消能梁段加劲肋
楼板与其他压型钢板楼板、栓钉、加强层桁架、钢板剪力墙栓钉布置、板边构造

节点设计的几条基本原则

  • 非抗震设计时,节点在荷载下处于弹性状态,承载力不小于杆件内力设计值。
  • 抗震设计时,抗侧力构件连接节点的承载力设计值不小于相连构件的承载力设计值,极限承载力还要大于构件的全塑性承载力:这就是常说的「强节点、弱构件」。
  • 节点要受力明确、减少应力集中,避免材料三向受拉;构造尽量简单,方便加工和安装调整。
  • 梁与柱刚接时,梁翼缘与柱翼缘之间用全熔透坡口焊缝;抗震等级一、二级时,焊缝还要检验 V 形切口冲击韧性(-20 ℃ 下不低于 27 J)。

连接系数:给节点多留多少余量

「极限承载力要大于全塑性承载力」是用连接系数 α 落实的:节点的极限承载力要不小于 α 乘以构件的全塑性承载力。α 随母材牌号、连接形式和破坏模式而不同,下表是图集表 4 的主要数值。

钢构件连接的连接系数 α(节选)
母材梁端焊接(母材破坏 / 螺栓破坏)支撑连接、构件拼接(母材破坏 / 螺栓破坏)
Q2351.40 / 1.451.25 / 1.30
Q3451.35 / 1.401.20 / 1.25
Q345GJ1.25 / 1.301.10 / 1.15

柱脚另有一栏:埋入式、外包式取 1.2(箱形和圆管柱可取 1.0),外露式取 1.0。屈服强度高于 Q345 的钢材按 Q345 取,高于 Q345GJ 的 GJ 钢按 Q345GJ 取。

怎么用连接系数大的节点,意味着设计院会要求更强的焊缝或更多的螺栓。深化时看到图纸上节点承载力明显「富余」,多半不是画错,而是强节点弱构件的要求。
易错图集里的尺寸和数量只表明一般做法。图集与现行规范冲突时以规范为准,选用时要自行复核,别把图上的螺栓排数、板厚当成通用值。

自测

  1. 1.
    抗震设计中「强节点、弱构件」指的是什么?
  2. 2.
    同样是梁端焊接,Q235 的连接系数(母材破坏)和 Q345GJ 相比如何?
  3. 3.
    下列哪些属于 16G519 节点设计的一般要求?多选
  4. 4.
    外露式柱脚的连接系数取多少?

参考行业标准图集整理,尺寸与做法为示意,施工以设计图纸和现行规范为准。