装配式钢结构建筑梁柱连接节点研究

陈超

摘要：装配式钢结构建筑是一种新型的绿色化和现代化相结合的建筑，并被广泛应用在建筑行业中，成为建筑行业的主流发展趋势。而装配式钢结构建筑梁柱连接节点是整个钢结构中的关键部分，不仅关系到装配式钢结构的强度和刚度等质量问题，而且直接影响着施工进度和建造成本。本文对装配式钢结构建筑梁柱连接点进行了简要的分析研究，希望能够有助于钢结构建筑提升工程质量。

关键词：装配式钢结构;梁柱;连接节点

所谓装配式建筑是指在工厂中将建筑结构中的部分构件加工制作完成后再运输到建设现场，与建筑结构中的其他部件以相应的连接方式进行安装连接。而装配式钢结构梁柱连接节点的合理配置直接关系着钢结构的建筑设计和施工建造的质量问题。因此，梁柱的连接点设计是装配式钢结构的研究重点。

1 钢结构构件梁柱节点设计

对于装配式钢结构，当发生地震时，受外界作用力影响最大的就是梁柱节点。因此，需要从钢结构的连接强度和构件的承载力度等方面综合考虑梁柱连接点的受力情况，否则很容易使梁柱节点位置的钢结构构件因承载力过大而发生破坏，进而致使钢结构的整体受力发生变化，甚至威胁到人们的生命财产安全。

梁柱节点是否稳固的关键点在于梁柱焊接位置，一旦该位置因应力过于集中就会使梁柱节点处出现破坏。其中，比较典型的破坏形式就是梁下翼缘和柱翼缘相交位置的焊缝因受力强度增加而出现裂纹，并且随着受力强度的增加，裂缝会发生进一步的扩展恶化，最终使其发生断裂[1]。相比较于梁端和柱端的破坏程度，其梁端的破坏程度更为明显。因此，從梁端着手避免裂纹的出现是防止梁柱节点断裂的关键。通常情况下，可以采取通过改变塑性铰位置和扇形切角构造，采用高冲击韧性焊缝以及针对梁翼缘部位做好缺口效应处理操作等手段来增强梁柱节点处的钢结构强度。

2 装配式钢结构梁柱节点连接方式

2.1 “工”字型柱与梁柱的节点连接

通常情况下，工字型柱与梁柱之间的节点连接方式较为简单，其钢结构中相关的结构部件一般是在工厂加工完成后运输至现场拼接组装而成。对于悬臂端梁式连接，其梁柱节点之间的连接是否稳固主要取决于悬臂梁的悬臂长度和拼接板的厚度。因此，这二者是工字型柱与梁柱之间节点连接设计的重要考虑因素。例如：通过构建弯矩与转角之间的非线性方程对钢结构的梁柱节点连接进行建模，比较直观的表述出钢结构与梁柱板之间的连接关系，有效提升了设计方案的合理性和准确性。

对于梁高处于变化情形下的梁柱节点连接，其主要连接构件包括T型构件和L型构件。T型构件和L型构件具有明确的作用分配。T型构件在钢结构中没有起到明显的承载作用，而是主要起到固定的作用以稳固钢结构。L型构件则是整个钢结构中的承载主力，对各个形式的作用力都能起到一定程度的分担作用[2]。因此，L型构件在设计制造过程中需要重点考虑构件的厚度，以合理优化节点的性能。其中，节点的下端板的厚度、外部伸长、形状等是重要考虑因素，这些因素直接决定着节点的承受力情况，需要在设计过程中经过严谨认真的核算以优化各项指标，全面提升节点的承载性能。

2.2 钢管柱与梁柱的节点连接

钢管柱与梁柱的节点连接是在悬臂端梁的基础上，根据钢结构中承载力的实际情况来动态调节外部套筒的厚度以满足工程建筑的实际承载需求。这种连接方式广泛应用在特殊情况下。同时，钢管柱与梁柱的节点连接方式主要包括端板式梁柱连接、外套管式连接、内套管式连接。端板式梁柱连接的实际操作简单方便，主要涉及焊接、栓接和混合连接等多种连接方式，在高层建筑中应用较多[3]。外套管式连接节点以十字型结构为主，同时，这种连接方式下的节点性能与外套管的管壁厚度具有直接关系。两者在一定范围内呈正比例增加，但是超过一定范围内，节点性能会因为套管的加重而呈现下降趋势。内套管连接的节点性能良好，但是连接方式相对比较复杂，耗时较长。

3 梁柱刚性连接节点抗震设计建议

装配式钢结构梁柱连接节点在外部作用力的作用下很容易出现破坏，这就需要严格把控梁柱节点的承载能力，同时，也要求梁柱节点处的塑性转动能力满足实际工程需求。而焊接连接问题是节点性能的影响因素之一。根据实际的建筑工程经验来看，对于高层钢结构、低层大型钢结构以及多层钢结构中，焊缝的质量等级一般需要控制在一级以上，而角焊缝的质量等级则需要控制在二级以上，同时需要对焊缝处进行外观缺陷检查，并确保其检查结果标准达到二级以上。当装配式钢结构中梁为热轧H型钢，与柱处于直接连接状态时，最好采用RBS式节点，这种节点连接形式能够从根本上削弱上梁的翼缘截面，进而在一定程度上改变塑性铰的出现位置，这样梁柱节点的延性得到最大程度上的改善[4]。而如果梁的材质为焊接H型钢，在与柱进行直接连接时，则可以采用多种节点连接形式，如梁端梯形翼缘连接节点、梁端翼缘不等强连接节点和加强型悬臂梁段连接节点。这些连接节点基本都属于加强型节点，需要结合实际的钢结构情况选择合理的节点连接形式，以发挥自身的优势，提升节点性能，优化施工操作。

4 结语

综上所述，装配式钢结构梁柱连接节点是梁柱结构中的关键位置，其节点连接方式的选择直接关系到钢结构的刚度和承载能力。在钢结构建筑施工过程中，应该充分结合钢结构材质、连接方式等因素，科学合理的选择节点连接方式，从整体上提升装配式钢结构的工程性能。

参考文献：

[1]李建斌.装配式钢结构梁柱连接节点研究[J].工程建设与设计，2019（22）：14-15.

[2]倪占东.装配式钢结构建筑水泥基复合夹芯墙板安装连接节点研究[J].住宅与房地产，2019（30）：139.

[3]王鑫琦.装配式钢结构建筑水泥基复合夹芯墙板安装连接节点研究[J].甘肃科技，2018，34（24）：116-117.

[4]丁阳，邓恩峰，宗亮，戴骁蒙，李豫明，王海鹏，毕家欣.模块化钢结构建筑连接节点研究进展[J].建筑结构学报，2019，40（03）：33-40.