梁柱节点是钢结构施工图中重要的连接节点,因其连接形式多种多样、连接类型复杂,因此是钢结构节点设计的一个难点。本文主要针对钢结构梁柱节点的设计方法和关键内容进行讲述,希望对设计人员有所帮助。 一、设计参数 1、计算参数
梁柱节点是钢结构施工图中重要的连接节点,因其连接形式多种多样、连接类型复杂,因此是钢结构节点设计的一个难点。本文主要针对钢结构梁柱节点的设计方法和关键内容进行讲述,希望对设计人员有所帮助。
一、设计参数
1、计算参数
如图所示,“校核强节点弱构件”用于设定是否按抗震规范8.2.8条要求进行设计验算连接的极限承载力。程序在该项的设计验算时,同时判断构件的抗震构造措施,当构件为非抗震构件时,也不会按抗震规范8.2.8条设计。
抗侧力构件连接按等强连接,提供三个选项,用于确定梁柱节点设计验算时的内力取值方法。抗弯等强设计为取钢梁的受弯承载力进行节点设计,剪力取内力计算。抗弯抗剪等强时为节点均取钢梁的承载力进行节点设计。
2、连接参数
该参数页设置连接螺栓规格和焊缝等级。节点中采用高强螺栓、普通螺栓还是安装螺栓,是由节点形式决定的。如常规框架梁柱连接节点,采用栓焊连接时,腹板连接螺栓一般为高强螺栓,采用带安装螺栓的全焊连接时,腹板连接螺栓为安装螺栓。
3、节点域
该页主要设置自动补强时,补强方式及补强板的厚度等等。若选择了自动补强,在节点验算计算书中的验算结果,为补强后的验算内容。
当节点域验算不过时,同方向的梁柱节点会显示为红色,以提示用户注意。
4、梁柱参数
该参数页包含梁柱节点很多重要设计参数,下面针对较常用或重要的参数进行说明。
1) 梁柱刚接时的设计方法,包括自动判断、精确设计法、常用设计法三个选项。
参数用来确定梁端受力的分配方式,当选择自动判断时,程序会根据梁端翼缘的塑性模量与全截面塑性模量的比值来确定,当比值小于0.7则按精确设计法,否则按常用设计法。
当采用常用设计法时,梁端弯矩全部由翼缘承担,剪力全部由腹板承担。
采用精确设计法时,梁端弯矩由翼缘和腹板共同分担,剪力全部由腹板承担。
2) 梁腹板的弯矩分配的折减系数。
部分用户会考虑适当调整梁端受力分配,适当缩小翼缘弯矩分配。一般情况可不修改。
3) 抗震加强参数用于设置抗震验算及加强方式。
A.软件提供了加盖板加强、梁翼缘加宽、骨式梁翼缘削弱三种大的类型。其中盖板加强包括楔形盖板和矩形盖板,翼缘加宽又包括直接加宽梁翼缘、贴焊板加宽翼缘、扩翼缘式加宽梁翼缘。
B.若选择加楔形盖板加强,由于《钢结构连接节点设计手册》第8-142条第(3)项要求盖板与梁翼缘厚度之和应小于柱翼缘厚,故而增加控制选项,方便设计人员灵活把握。
C.在软件进行梁柱节点抗震设计过程中,会自动根据参数来选择加宽方式。优先采用用户选择的加强方式,若此加强方式无法满足规范要求,则会考虑采用其它加强方式。若用户不想程序自动调整加强方式,可勾选“强制采用上述加强方式设计”。
D.由于同一种加强方式,《钢结构连接节点设计手册》与《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图16G519》中的尺寸会有不同要求,故而提供选项控制,便于设计人员灵活选择。
二、设计参数各层级关系及设置
软件设置了全局参数、节点类型参数、单节点参数三个层级的参数。
1、全局参数为所有节点类型设计验算时使用的基本参数,并作为默认值使用,便于减少用户修改次数。该参数通过点选菜单按钮中的“全局参数”,在弹出的对话框中设置。
2、节点类型参数为同一节点类型所使用的参数,会具有该节点类型独立的参数设置。通过菜单按钮中的“节点设置”,在弹出的对话框中选择对应的节点类型进行设置,也可以在左侧工具树的“模型”标签中点选某一节点类型,通过右侧菜单的“节点重新设计”进行设置。对于节点类型对应的设计参数,包括其该类型独有的参数和全局参数两部分,当修改其中参数值时,参数仅对当前设置类型有效。如下图H梁H柱钢接强轴节点中,对于“焊短梁,栓接”类型,有独立的参数类型,可在右侧对话框中设置,同时可在对话框右侧的标签页中设置对应的全局参数。
3、单节点参数是针对于模型中独立的单个节点设计的参数数据,仅对用户勾选的单个节点有效,该参数仅用于单个节点的重新设计。设置方法有两种:方法一,通过左侧工具树中点选单个节点,然后点击鼠标右键,在弹出的菜单中“节点重新设计”设置;方法二,通过三维模型中点选节点板材(比如连接板、连接螺栓等等),然后点击右键弹出右键菜单,选择“节点重新设计”进行设置。
通过左侧工具树设置单节点参数
通过三维模型设置单节点参数
4、使用过程中,一般先设置全局参数,然后通过节点设置按钮选择不同节点类型使用的节点形式(做法),并设置对应的参数,然后进行全楼节点设计,之后再根据情况调整单个节点的参数或节点类型的参数。软件在进行节点设计验算的时候,会读取当前节点的参数;如果用户通过菜单按钮“全局参数”修改参数数据,然后通过左侧工具树点选节点类型中的“节点重新设计”,此处的参数会重新读取全局参数,此时点击重新设计时,该节点类型的所有节点将重新使用新的节点类型参数,并进行设计验算。如果用户仅修改了全局参数,并未进行节点类型中的重新设计,直接查看单节点的参数,则仍然保留此节点之前设置的参数数据。
三、梁柱节点设计内力取值,主要取值包括弯矩和剪力取值。
弯矩取值时,程序提供了两种方法:实际内力和等强设计法。若计算参数中“抗侧力构件连接按等强连接”勾选抗弯等强或抗弯抗剪均等强,计算弯矩取梁端弯矩承载力,否则取梁端实际内力。当采用梁端实际内力时,若采用精确设计法,则遍历梁端所有组合内力,取最不利组合验算;若采用常用设计法,则取梁端所有组合内力中弯矩最大组合中的弯矩。
对于剪力取值,若计算参数中“抗侧力构件连接按等强连接”勾选抗弯抗剪均等强,则取梁端腹板承载力为设计内力。若未选抗剪等强,则根据设计方法来确定:当采用精确设计法时,同弯矩一样,进行全组合遍历,取最不利组合剪力验算;当采用常用设计法时,则取下面三种情况的最大值为准:实际端部剪力、腹板抗剪承载力的1/2、梁两端弯矩代数和除以梁净长,可表达为:
其中: --梁端最大剪力;
---梁腹板净截面面积;
---梁左、右端的弯矩设计值;
---梁的净长。
另外,对于型钢砼截面梁,当勾选等强设计时,以钢骨截面承载力为准。当采用实际内力时,则将梁端内力进行拆分,轴力剪力折算比例为EaAa/(EaAa + EcAc),弯矩折算比例为EaIa/(EaIa+EcIc)。
四、设计操作
1、节点参数设置
在导入模型数据后,先通过菜单按钮设置“全局参数”,然后通过菜单按钮“节点设置”中选择各节点类型所使用的节点形式,并设置对应的设计参数,然后进行全楼节点设计。
2、设计结果查看
对于节点设计结果,包括查看节点验算书、节点施工图和节点三维造型。软件提供多种查看方式:左侧工具树中查看、三维模型图中查看、平面图中查看。
1)在左侧工具树中,需要先展开工具树,点选要查看的节点,再点鼠标右键,在弹出菜单中,点选节点验算或施工图。在工具树中,若节点前的标识为“×”,则表示该节点验算不通过;当标识为“√”时,则表示节点设计通过。当有节点验算不通过时,所属节点类型前的标识也为“×”,只有节点类型下所有节点均设计通过,节点类型前的标识才为“√”。
2)在设计模型的三维视图(若当前操作界面为平面/立面图等二维图,可通过左下角的“设计模型”菜单切换到三维视图)中,首先点选单个节点的连接板材、连接螺栓、或三维节点标记, 然后点鼠标右键,在弹出菜单中,点选节点验算或施工图。
三维视图中,默认是不显示三维节点标识(即三维视图中的三角锥形标识)的,可通过菜单按钮“显示开关”打开右侧视图控制栏,勾选“显示三维节点标记”,来控制三维标识的显示。
3)在平面图中,默认只显示简化绘图,可通过右侧控制菜单调整节点编号显示状态。如下图,当勾选“显示所有的节点编号”时,才会把所有的节点编号绘制出来。
只显示简图编号
显示省略的节点编号
在平面布置图中,先点选单个节点编号,然后点击鼠标右键,在弹出菜单中,点选计算书或节点图。
3、节点修改
在节点自动设计完成,用户可根据设计需要手动调整节点设计结果,包括节点设计板材数据和螺栓数据等等。操作方式主要有两种,一种是左侧工具树中选择修改,一种是右侧三维模型图中选择修改。
1)在左侧工具树中,需要先展开工具树,点选要查看的节点,再点鼠标右键,在弹出菜单中,点选节点修改。
在弹出的对话框中,可直接修改该节点的螺栓、板材等数据。
2)在设计模型的三维视图中,首先点选单个节点的连接板材、连接螺栓、或三维节点标记, 然后点鼠标右键,在弹出菜单中,点选节点修改,此时修改的仅是当前节点的数据,修改后会导致当前节点数据与之前归并分组的数据不一致,从而生成新的分组数据。
最后,软件仍在不断的改进和完善中,希望广大用户多提宝贵意见和建议,以促进软件的进步,再此深表感谢。