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（1.中国市政工程西北设计研究院有限公司北京工程设计咨询分院，北京，100037）
（2.廊坊京御房地产开发有限公司北京分公司，北京，100039）
【摘要】钢结构工程中，梁柱连接节点起到传递弯距和剪力的作用。节点的施工处理的好与坏直接影响结构在荷载作用下的整体性能以及单个构件的受力及安全。结合工程实例介绍了梁柱连接节点的形式及其设计、施工要点。
【关键词】轻钢屋盖；节点；施工
0 前 言
轻型钢结构在工业厂房、仓库、集贸市场、商业建筑中越来越得到人们的青睐。轻型钢结构采用的是轻型材料，因此钢材消耗量低。在目前轻型屋盖中，以门式钢架应用较多。门式刚架中，采用轻型焊接变截面工形柱和分段变截面工形梁并利用腹板屈曲后强度，是降低其用钢量的有效措施。目前，PKPM系列软件已经能进行轻型钢结构门式刚架的分析计算、截面优化设计、节点设计和施工图绘制。
1 节点设计要点
钢结构梁柱是钢结构建筑中常用的结构体系,其中梁柱节点连接是保证钢结构安全的重要部位,节点设计是否恰当,不仅影响到结构承载力的可靠性和安全性,还会对结构构件的加工制作与工地安装的质量造成影响,并直接影响结构造价,因此节点设计是整个结构设计的关键环节。
按照梁柱连接的转动刚度与连接构造之间的关系，将梁柱连接节点分为刚性连接、柔性连接（铰支连接）、半刚性连接三种；
在工程实践中，如何判别一个节点属于刚性、半刚性或铰接连接主要是看其转动刚度 ,刚性连接应不会产生明显的连接夹角变形，即连接夹角变形对结构抗力的减低应不超过 。
采用铰接时构造简单，但刚度和耗能性能差，结构的抗风性和抗震性不佳；采用刚性连接时受力性能好，但构造复杂，施工难度大，难以保证施工质量；而采用半刚性连接时，则兼有刚接和铰接的长处，它可以降低梁跨中弯矩，提高结构的侧向刚度，承载性能好。另外从施工角度讲，构造简单，施工快捷，质量比较容易得到保证。而且从经济方面考虑，在钢结构建筑中采用半刚性连接，和传统的需要大量焊接的刚性连接相比，制作和安装简易而迅速，从而能够节约用钢量，降低工程的造价。
门式刚架端板连接节点主要承受的是弯矩和剪力。在我国，对这类端板连接设计采用的是传统的方法：认为螺栓受力为三角形分布，利用平衡原理分析螺栓的受力，然后进行其它部分的设计验算。
在钢结构框架的传统分析与设计中，为简化分析设计过程，梁柱连接被认作理想的铰接连接或完全的刚性连接，并且认为：连接对转动约束达到理想刚接的 以上，可视为刚接；在外力作用下，柱梁轴线夹角的改变量达到理想铰接的80%以上的连接视为铰接。采用理想铰接的假定，将意味着梁与柱之间没有弯矩的传递，就转动而论，用铰连在一起的梁和柱将相互独立地转动。
在PKPM中翼缘和腹板按抗弯刚度比例分配所需负担的弯矩，而剪力全部由腹板承受。门式刚架梁柱连接节点通常作为刚接节点进行计算和设计，一般采用高强度螺栓端板的连接形式。端板连接是轻钢门式刚架中梁柱连接和拼接节点的主要方式，是利用构件端部焊接端板与另一构件的端板或柱翼缘连接的节点形式。这样翼缘采用焊接，腹板采用摩擦型高强螺栓连接，螺栓数量多，造成施工时不便。由于构件验算和节点验算的计算方法上有所不同，节点设计是分部分来验算的。而且对于验算时取的截面特性也不一样，节点设计时取的是精确的毛截面。最关键的地方是节点设计时需要判断截面形式，如果该截面翼缘够强的话，程序就自动按常用设计法设计，此时翼缘承担所有弯矩，和实际翼缘按惯性矩分配弯矩就会大不少，自然就会出现超限问题。
2 某轻钢结构工程节点的施工
2.1 工程概况
某加工厂厂房，跨度22m，屋面为轻质采钢瓦，钢结构用钢采用Q235钢；梁的端板法兰式连接、主框架梁柱连接等钢架构件现场连接采用10.9级摩擦型高强度螺栓，构件接触面采用表面机械除锈，除锈等级为Sa2.5，摩擦系数≥0.35，不得有油污、不得刷油漆。表面喷涂强力锌两道作防腐处理，厚度80微米；框架梁柱上下翼缘板，腹板的拼接采用加引弧板的對拉焊接，三者的对接焊应错开200mm以上，构件主材的拼接，翼缘、腹板与端板、柱脚、牛腿的连接，梁翼缘与柱、与梁的刚性连接，皆采用熔透对接焊缝，焊缝质量检验级别为二级。
2.2 节点设计及施工要点
梁柱连接节点设计是钢框架结构设计的重点,也是难点,因此,常常引起设计人员的足够重视就不足为奇了。设计中要在借鉴
以往成功经验的同时,通过不断优化、完善梁柱连接节点设计,使节点设计与整体结构相协调。 本工程因屋面悬挂荷载较大（最大300KN）因此，在在钢结构节点设计中应在如下方面引起足够的重视:①注意节点受力, 减少应力集中, 避免钢材三向受拉;②节点连接应设计成强节点、弱构件, 不使结构因连接较弱而破坏;③节点连接应按地震组合内力进行弹性设计, 并对连接的极限承载力进行验算;④构件的拼接应按等强度或比等强度更高的原则设计;尽量简化节点构造, 以便于制作和安装。
2.2 钢结构施工安装
钢结构的安装包括柱的吊装、满堂脚手架的搭设、网架拼装、就位与临时固定、最终固定、高强螺栓的终拧、檩条、拉条、偶撑、柱间支撑、天沟、墙面板、屋面板的安装等工序。
2.2.1钢柱的吊装
(1)钢柱吊装前
钢柱吊装前要对基础
进行校核，检测用经纬仪、水平仪、塔尺、钢卷尺等工具进行测量，地脚螺栓的中心偏移允许偏差为5mm，露出长度允许偏差为+30.0mm，螺纹长度允许偏差为0.0～+30.0mm。
(2)钢柱的吊装
钢柱吊装前要先将地脚螺栓间距、垂直度校正，并将调节螺母及垫板拧到相应标高。钢柱的吊装用16T吊车，一点绑扎直吊法，采用旋转法起吊。钢柱离地脚螺栓50mm时钓钩缓慢下落，在工人的扶持下缓慢下落，接近螺栓时停止下落，待柱脚底孔对准地脚螺栓后再缓慢下落，钢柱落实后随即加垫板紧固螺母。钢柱的吊装由1轴→7轴顺序顺次吊装。
(3)钢柱的校正
钢柱的校正采用两台经纬仪在两个垂直的方向同时进行，校正夹角不宜大于15度。垂直度的调整升降调节螺母进行。钢柱垂直度校正完毕后立即将地脚螺栓紧固。钢柱垂直度应符合以下规定：当H≤m时不大于H/1000mm；当H＞10m时不大于H/1000mm，且不应大于25.0mm（H为柱高）。
2.2.2 高强螺栓连接施工
螺栓作为钢结构主要连接紧固件，通常用于钢结构中构件间的连接、固定、定位等，钢结构中使用的连接栓一般分普通螺和高强度螺两种。选用普通螺栓作为连接的紧固件，或选用高强度螺栓但不施加紧固轴力，该连接即为普通螺栓连接，也即通常意久下的螺栓连接；选用高强度螺栓作用连接的紧固件，并通过对螺栓施加固轴力而起到连接作用的钢结构连接称高强度螺栓连接。
本工程采用10.9级高强螺栓连接，摩擦型连接用于一旦发生滑移就会对正常使用造成损害的情况，例如承受疲劳破坏的连接、反复作用力的连接、连接中使用了扩大孔或槽孔且荷载沿槽孔方向。摩擦型连接的螺栓必须按照规范要求施加预拉力。大多数使用了标准孔的连接可以设计为承压型连接而不必考虑正常使用下会不会发生滑移，这是因为，对于使用了标准孔或荷载垂直与槽的槽孔的连接，当螺栓个数大于等于3时，自由的滑移通常并不存在――因为一个或更更多的孔在施加荷载之前就已经承压了。因此，螺栓的连接至关重要。
本工程主次梁及次檩与主檩的连接用高强螺栓。高强螺栓螺栓连接时，按照《钢结构工程质量检验评定标准》施工，检验用高强螺栓应在施工现场安装的螺栓中随机抽取。
（1）摩擦面处理
用钢丝刷在垂直于受力面除去浮锈，要求做到连接面无油污、水、沙土，保持干燥平整，不能有毛刺、飞边、残留物等，不得在雨中作业。
（2）终拧扭矩确定
T=K.p.d
式中：T-施拧扭矩（N.m）；d-螺栓直径；P-螺栓预拉力；K-扭矩系数
（3）高强螺栓的检查
目测检查是否有漏拧现象、螺纹损伤，是否有接触不密合现象，是否有垫圈、螺母反置现象。
（4）成品保护要求
A.高强螺栓连接副在运输、保管过程中应轻装、轻卸，防止损伤螺纹。
B.高强螺栓连接副应按包装箱上注明的批号、规格分类保管，室内存放，堆放不宜过高，防止生锈和沾染脏物，高强螺栓连接副在安装使用前严禁任意开箱。
C.工地安装时应按当天高强螺栓连接副使用的数量领取。当天安装剩余的必须妥善保管，不得乱扔、乱放。在安装过程中不得碰伤螺纹及沾染脏物，以防扭矩系数发生变化。
D.加工后的构件在高强螺栓连接处的钢板表面应平整，无焊接飞溅，无毛刺，无油污，其表面处理方法应与设计图中所要求的一致。
E.经处理后的高强螺栓连接处摩擦面，应采用保护措施，防止沾染脏物和油污，严禁在高强螺栓连接处摩擦面上作任何标记。
2.2.3焊缝的质量检查
全焊接连接节点的形式全焊接连接节点是工程中较为常见的梁柱连接节点形式, 即梁的上、下翼缘采用全熔透坡口对接焊缝, 腹板用角焊缝与柱连接, 且工字型柱在梁翼缘对应处应加水平加劲肋, 箱形柱内应设加劲肋隔板, 加劲肋应按与梁翼缘等强设计, 其连接焊缝亦应满足等强传力的要求。本工程对焊缝的要求如下：
(1) 焊缝质量外观检查，应按设计文件规定的标准在焊缝冷却后进行。
(2)焊缝表面应均匀、平滑，无折皱、间断和未满焊，并与基本金属平缓连接，严禁有裂纹、夹渣、焊瘤、烧穿、弧坑、针状气孔和熔合性飞溅等缺陷；
(3)所有焊缝均应进行外观检查，当发现有裂纹时，可用磁粉探伤或着色渗透探伤进行复查。
3 结语
钢结构安装完成后必须按照《钢结构工程质量检验评定标准》要求对各项目进行质量检查验收，各项技术要求符合设计及规范要求后，方可进行下道工序施工。
参考文献
[1] 张明轩.钢结构工程的施工质量控制[J].钢结构.2004（6）
[2]张晨．钢结构设计的简单步骤和设计思路[J]山西建筑，2005．
[3]王景文,钢结构工程施工与质量验收实用手册[M]．中國建材工业出版社，2005
作者简介：
毛丽华（1977-），女，山东聊城人，毕业于青岛建筑工程学院建筑工程专业，工程师，主要从事结构设计工作。通讯地址：北京市海淀区三里河路15号中建大厦C座201室，邮编：100037
E-mail:maolihua1977@163.com;TEL:13693208696
（2.廊坊京御房地产开发有限公司北京分公司，北京，100039）
【摘要】钢结构工程中，梁柱连接节点起到传递弯距和剪力的作用。节点的施工处理的好与坏直接影响结构在荷载作用下的整体性能以及单个构件的受力及安全。结合工程实例介绍了梁柱连接节点的形式及其设计、施工要点。
【关键词】轻钢屋盖；节点；施工
0 前 言
轻型钢结构在工业厂房、仓库、集贸市场、商业建筑中越来越得到人们的青睐。轻型钢结构采用的是轻型材料，因此钢材消耗量低。在目前轻型屋盖中，以门式钢架应用较多。门式刚架中，采用轻型焊接变截面工形柱和分段变截面工形梁并利用腹板屈曲后强度，是降低其用钢量的有效措施。目前，PKPM系列软件已经能进行轻型钢结构门式刚架的分析计算、截面优化设计、节点设计和施工图绘制。
1 节点设计要点
钢结构梁柱是钢结构建筑中常用的结构体系,其中梁柱节点连接是保证钢结构安全的重要部位,节点设计是否恰当,不仅影响到结构承载力的可靠性和安全性,还会对结构构件的加工制作与工地安装的质量造成影响,并直接影响结构造价,因此节点设计是整个结构设计的关键环节。
按照梁柱连接的转动刚度与连接构造之间的关系，将梁柱连接节点分为刚性连接、柔性连接（铰支连接）、半刚性连接三种；
在工程实践中，如何判别一个节点属于刚性、半刚性或铰接连接主要是看其转动刚度 ,刚性连接应不会产生明显的连接夹角变形，即连接夹角变形对结构抗力的减低应不超过 。
采用铰接时构造简单，但刚度和耗能性能差，结构的抗风性和抗震性不佳；采用刚性连接时受力性能好，但构造复杂，施工难度大，难以保证施工质量；而采用半刚性连接时，则兼有刚接和铰接的长处，它可以降低梁跨中弯矩，提高结构的侧向刚度，承载性能好。另外从施工角度讲，构造简单，施工快捷，质量比较容易得到保证。而且从经济方面考虑，在钢结构建筑中采用半刚性连接，和传统的需要大量焊接的刚性连接相比，制作和安装简易而迅速，从而能够节约用钢量，降低工程的造价。
门式刚架端板连接节点主要承受的是弯矩和剪力。在我国，对这类端板连接设计采用的是传统的方法：认为螺栓受力为三角形分布，利用平衡原理分析螺栓的受力，然后进行其它部分的设计验算。
在钢结构框架的传统分析与设计中，为简化分析设计过程，梁柱连接被认作理想的铰接连接或完全的刚性连接，并且认为：连接对转动约束达到理想刚接的 以上，可视为刚接；在外力作用下，柱梁轴线夹角的改变量达到理想铰接的80%以上的连接视为铰接。采用理想铰接的假定，将意味着梁与柱之间没有弯矩的传递，就转动而论，用铰连在一起的梁和柱将相互独立地转动。
在PKPM中翼缘和腹板按抗弯刚度比例分配所需负担的弯矩，而剪力全部由腹板承受。门式刚架梁柱连接节点通常作为刚接节点进行计算和设计，一般采用高强度螺栓端板的连接形式。端板连接是轻钢门式刚架中梁柱连接和拼接节点的主要方式，是利用构件端部焊接端板与另一构件的端板或柱翼缘连接的节点形式。这样翼缘采用焊接，腹板采用摩擦型高强螺栓连接，螺栓数量多，造成施工时不便。由于构件验算和节点验算的计算方法上有所不同，节点设计是分部分来验算的。而且对于验算时取的截面特性也不一样，节点设计时取的是精确的毛截面。最关键的地方是节点设计时需要判断截面形式，如果该截面翼缘够强的话，程序就自动按常用设计法设计，此时翼缘承担所有弯矩，和实际翼缘按惯性矩分配弯矩就会大不少，自然就会出现超限问题。
2 某轻钢结构工程节点的施工
2.1 工程概况
某加工厂厂房，跨度22m，屋面为轻质采钢瓦，钢结构用钢采用Q235钢；梁的端板法兰式连接、主框架梁柱连接等钢架构件现场连接采用10.9级摩擦型高强度螺栓，构件接触面采用表面机械除锈，除锈等级为Sa2.5，摩擦系数≥0.35，不得有油污、不得刷油漆。表面喷涂强力锌两道作防腐处理，厚度80微米；框架梁柱上下翼缘板，腹板的拼接采用加引弧板的對拉焊接，三者的对接焊应错开200mm以上，构件主材的拼接，翼缘、腹板与端板、柱脚、牛腿的连接，梁翼缘与柱、与梁的刚性连接，皆采用熔透对接焊缝，焊缝质量检验级别为二级。
2.2 节点设计及施工要点
梁柱连接节点设计是钢框架结构设计的重点,也是难点,因此,常常引起设计人员的足够重视就不足为奇了。设计中要在借鉴
以往成功经验的同时,通过不断优化、完善梁柱连接节点设计,使节点设计与整体结构相协调。 本工程因屋面悬挂荷载较大（最大300KN）因此，在在钢结构节点设计中应在如下方面引起足够的重视:①注意节点受力, 减少应力集中, 避免钢材三向受拉;②节点连接应设计成强节点、弱构件, 不使结构因连接较弱而破坏;③节点连接应按地震组合内力进行弹性设计, 并对连接的极限承载力进行验算;④构件的拼接应按等强度或比等强度更高的原则设计;尽量简化节点构造, 以便于制作和安装。
2.2 钢结构施工安装
钢结构的安装包括柱的吊装、满堂脚手架的搭设、网架拼装、就位与临时固定、最终固定、高强螺栓的终拧、檩条、拉条、偶撑、柱间支撑、天沟、墙面板、屋面板的安装等工序。
2.2.1钢柱的吊装
(1)钢柱吊装前
钢柱吊装前要对基础
进行校核，检测用经纬仪、水平仪、塔尺、钢卷尺等工具进行测量，地脚螺栓的中心偏移允许偏差为5mm，露出长度允许偏差为+30.0mm，螺纹长度允许偏差为0.0～+30.0mm。
(2)钢柱的吊装
钢柱吊装前要先将地脚螺栓间距、垂直度校正，并将调节螺母及垫板拧到相应标高。钢柱的吊装用16T吊车，一点绑扎直吊法，采用旋转法起吊。钢柱离地脚螺栓50mm时钓钩缓慢下落，在工人的扶持下缓慢下落，接近螺栓时停止下落，待柱脚底孔对准地脚螺栓后再缓慢下落，钢柱落实后随即加垫板紧固螺母。钢柱的吊装由1轴→7轴顺序顺次吊装。
(3)钢柱的校正
钢柱的校正采用两台经纬仪在两个垂直的方向同时进行，校正夹角不宜大于15度。垂直度的调整升降调节螺母进行。钢柱垂直度校正完毕后立即将地脚螺栓紧固。钢柱垂直度应符合以下规定：当H≤m时不大于H/1000mm；当H＞10m时不大于H/1000mm，且不应大于25.0mm（H为柱高）。
2.2.2 高强螺栓连接施工
螺栓作为钢结构主要连接紧固件，通常用于钢结构中构件间的连接、固定、定位等，钢结构中使用的连接栓一般分普通螺和高强度螺两种。选用普通螺栓作为连接的紧固件，或选用高强度螺栓但不施加紧固轴力，该连接即为普通螺栓连接，也即通常意久下的螺栓连接；选用高强度螺栓作用连接的紧固件，并通过对螺栓施加固轴力而起到连接作用的钢结构连接称高强度螺栓连接。
本工程采用10.9级高强螺栓连接，摩擦型连接用于一旦发生滑移就会对正常使用造成损害的情况，例如承受疲劳破坏的连接、反复作用力的连接、连接中使用了扩大孔或槽孔且荷载沿槽孔方向。摩擦型连接的螺栓必须按照规范要求施加预拉力。大多数使用了标准孔的连接可以设计为承压型连接而不必考虑正常使用下会不会发生滑移，这是因为，对于使用了标准孔或荷载垂直与槽的槽孔的连接，当螺栓个数大于等于3时，自由的滑移通常并不存在――因为一个或更更多的孔在施加荷载之前就已经承压了。因此，螺栓的连接至关重要。
本工程主次梁及次檩与主檩的连接用高强螺栓。高强螺栓螺栓连接时，按照《钢结构工程质量检验评定标准》施工，检验用高强螺栓应在施工现场安装的螺栓中随机抽取。
（1）摩擦面处理
用钢丝刷在垂直于受力面除去浮锈，要求做到连接面无油污、水、沙土，保持干燥平整，不能有毛刺、飞边、残留物等，不得在雨中作业。
（2）终拧扭矩确定
T=K.p.d
式中：T-施拧扭矩（N.m）；d-螺栓直径；P-螺栓预拉力；K-扭矩系数
（3）高强螺栓的检查
目测检查是否有漏拧现象、螺纹损伤，是否有接触不密合现象，是否有垫圈、螺母反置现象。
（4）成品保护要求
A.高强螺栓连接副在运输、保管过程中应轻装、轻卸，防止损伤螺纹。
B.高强螺栓连接副应按包装箱上注明的批号、规格分类保管，室内存放，堆放不宜过高，防止生锈和沾染脏物，高强螺栓连接副在安装使用前严禁任意开箱。
C.工地安装时应按当天高强螺栓连接副使用的数量领取。当天安装剩余的必须妥善保管，不得乱扔、乱放。在安装过程中不得碰伤螺纹及沾染脏物，以防扭矩系数发生变化。
D.加工后的构件在高强螺栓连接处的钢板表面应平整，无焊接飞溅，无毛刺，无油污，其表面处理方法应与设计图中所要求的一致。
E.经处理后的高强螺栓连接处摩擦面，应采用保护措施，防止沾染脏物和油污，严禁在高强螺栓连接处摩擦面上作任何标记。
2.2.3焊缝的质量检查
全焊接连接节点的形式全焊接连接节点是工程中较为常见的梁柱连接节点形式, 即梁的上、下翼缘采用全熔透坡口对接焊缝, 腹板用角焊缝与柱连接, 且工字型柱在梁翼缘对应处应加水平加劲肋, 箱形柱内应设加劲肋隔板, 加劲肋应按与梁翼缘等强设计, 其连接焊缝亦应满足等强传力的要求。本工程对焊缝的要求如下：
(1) 焊缝质量外观检查，应按设计文件规定的标准在焊缝冷却后进行。
(2)焊缝表面应均匀、平滑，无折皱、间断和未满焊，并与基本金属平缓连接，严禁有裂纹、夹渣、焊瘤、烧穿、弧坑、针状气孔和熔合性飞溅等缺陷；
(3)所有焊缝均应进行外观检查，当发现有裂纹时，可用磁粉探伤或着色渗透探伤进行复查。
3 结语
钢结构安装完成后必须按照《钢结构工程质量检验评定标准》要求对各项目进行质量检查验收，各项技术要求符合设计及规范要求后，方可进行下道工序施工。
参考文献
[1] 张明轩.钢结构工程的施工质量控制[J].钢结构.2004（6）
[2]张晨．钢结构设计的简单步骤和设计思路[J]山西建筑，2005．
[3]王景文,钢结构工程施工与质量验收实用手册[M]．中國建材工业出版社，2005
作者简介：
毛丽华（1977-），女，山东聊城人，毕业于青岛建筑工程学院建筑工程专业，工程师，主要从事结构设计工作。通讯地址：北京市海淀区三里河路15号中建大厦C座201室，邮编：100037
E-mail:maolihua1977@163.com;TEL:13693208696