河南鋼結構工程設計入門及簡易方法第一彈

五，節點設計

連接節點的設計是鋼結構工程設計中重要的內容之一。在結構分析前，就應該對節點的形式有充分思考與確定。常常出現的一種情況是，設計的節點與結構分析模型中使用的形式不完全一致，按傳力特性不同，節點分剛接，鉸接和半剛接。初學者宜選擇可以簡單定量分析的前兩者。

連接的不同對結構影響甚大。比如，有的剛接節點雖然承受彎矩沒有問題，但會產生較大轉動，不符合結構分析中的假定。會導致實際工程變形大于計算數據等的不利結果。

連接節點有等強設計和實際受力設計兩種常用的方法，初學者可偏選用前者。鋼結構工程設計手冊中通常有焊縫及螺栓連接的表格等供設計者查用，比較方便。也可以使用結構軟件的后處理部分來自動完成。

具體設計主要包括以下內容：

5.1 焊接：對焊接焊縫的尺寸及形式等，規范有強制規定，應嚴格遵守。焊條的選用應和被連接金屬材質適應。E43 對應 Q235，E50 對應 Q345. Q235 與 Q345 連接時，應該選擇低強度的 E43，而不是 E50.

焊接設計中不得任意加大焊縫。焊縫的要點應盡量與被連接構件重 心接近。其他詳細內容可查規范關于焊縫構造方面的規定。

5.2 栓接：

鉚接形式，在建筑工程中，現已很少采用。

普通螺栓抗剪性能差，可在次要結構部位使用。

高強螺栓，使用日益廣泛。常用 8.8s 和 10.9s 兩個強度等級。根據受力特點分承壓型和摩擦型。兩者計算方法不同。高強螺栓較小規格 M12.常用 M16~M30.超大規格的螺栓性能不穩定，設計中應慎重使用。

自攻螺絲用于板材與薄壁型鋼間的次要連接。國外在低層墻板式住宅中，也常用于主結構的連接。

5.3 連接板：可簡單取其厚度為梁腹板厚度加 4mm.然后驗算凈截面抗剪等。

5.4 梁腹板：應驗算栓孔處腹板的凈截面抗剪。承壓型高強螺栓連接還需驗算孔壁局部承壓。

5.5 節點設計需要考慮安裝螺栓、現場焊接等的施工空間及構件吊裝順序等。構件運到現場無法安裝是初學者長犯的錯誤。此外，還應盡可能使工人能方便的進行現場定位與臨時固定。

5.6 節點設計還應考慮制造廠的工藝水平。比如鋼管連接節點的相貫線的切口需要數控機床等設備才能完成。

6構件設計

構件的設計首先是材料的選擇。比較常用的是Q235 (類似 A3)和 Q345 (類似 16Mn)。通常主結構使用單一鋼種以便于工程管理。經濟考慮，也可以選擇不同強度鋼材的組合截面。當強度起控制作用時，可選擇 Q345;穩定控制時，宜使用 Q235.

構件設計中，現行規范使用的是彈塑性的方法來驗算截面。這和結構內力計算的彈性方法并不匹配。

當前的結構軟件，都提供截面驗算的后處理功能。由于程序技術的進步，一些軟件可以將驗算時不通過的構件，從給定的截面庫里選擇加大一點。并自動重新分析驗算，直至通過，如 sap2000 等。這是常說的截面優化設計功能之一。它減少了結構師的很多工作量。但是，初學鋼至少應注意兩點：

6.1 軟件在做構件 (主要是柱)的截面驗算時，計算長度系數的取定有時會不符合規范的規定。目前所有的程序都不能完全解決這個問題。所以，尤其對于節點連接情況復雜或變截面的構件，結構師應該逐個檢查。

6.2 當上面預估的截面不滿足時，加大截面應該分兩種情況區別對待。

(1)強度不滿足，通常加大組成截面的板件厚度，其中，抗彎不滿足加大翼緣厚度，抗剪不滿足加大腹板厚度。

(2)變形超限，通常不應加大板件厚度，而應考慮加大截面的高度，否則，會很不經濟。

使用軟件的前述自動加大截面的優化設計功能，很難考慮上述強度與剛度的區分，實際上，常常并不合適。

7圖紙編制

鋼結構工程設計出圖分設計圖和施工詳圖兩階段，設計圖為設計單位提供，主要是原理圖和桿件示意圖。施工詳圖通常由鋼結構專業制造公司，根據設計圖來進行具體的深化設計內容?，F在的深化設計程序和先進，可以同時完成所有桿件的加工、制作等內容。有時也會由設計單位代為編制。由于近年鋼結構項目增多和設計院鋼結構工程師缺乏的矛盾，有設計能力的鋼結構公司參與設計圖編制的情況也很普遍。

7.1 設計圖：是提供制造廠編制施工詳圖的依據。深度及內容應完整但不冗余。在設計圖中，對于設計依據、荷載資料 (包括地震作用)、技術數據、材料選用及材質要求、設計要求 (包括制造和安裝、焊縫質量檢驗的等級、涂裝及運輸等)、結構布置、構件截面選用以及結構的主要節點構造等均應表示清楚，以利于施工詳圖的順利編制，并能正確體現設計的意圖。主要材料應列表表示。

7.2 施工詳圖：又稱加工圖或放樣圖等。深度須能滿足車間直接制造加工。不完全相同的另構件單元須單獨繪制表達，并應附有詳盡的材料表。

設計圖及施工詳圖的內容表達方法及出圖深度的控制，目前比較混亂，各個設計單位之間及其與河南鋼結構公司之間不盡相同。初學者可參考他人的好的設計并參考相關的工具書，并依據規范規定編制。