浅谈轻型钢结构节点设计及轻钢结构未来应用

摘要：本文阐述了建筑工程中轻型钢结构构件的连接形式、设计要求、连接方法、结构特点及典型的连接节点，为轻型钢结构的设计提供一定的借鉴。并介绍了轻型钢结构未来的发展方向。

关键词：自动化程度高、跨度大、重量轻

中图分类号： TU391 文献标识码： A 文章编号：

建筑轻钢结构和传统的混凝土结构相比，具有跨度大、结构基础要求低、抗震抗风能力强、外表美观、建造周期短、维修费用低等一系列的优点，因而越来越受欢迎，得到了飞速的发展。 和重钢相比，轻钢结构重量轻，用钢量少、对基础的承载要求更低，设计周期短、建造速度快，特别适合于建造大跨度结构。现已在厂房、办公楼、大型超市、物流仓库、展示厅、机库和室内体育场馆等产品领域得到了广泛的应用。

1、轻钢构件连接节点的形式 按构件受力方式可分为：单剪连接、弯矩连接、扭矩连接，及其与轴向力的组合连接。按构件的连接方式可分为：单板连接、双板连接、端板连接。按构件与构件间的连接可分为：梁-梁连接，梁-柱连接。

2、轻钢结构连接接点的设计要求

建筑工程对钢结构的加工和安装要求决定了钢结构的连接方式，可以按照业主要求，对焊接易于保证焊缝质量，使钢构件既适于加工保证工程进度的要求，同时又便于现场安装方便快速，因此决定在钢结构的节点设计中，构件与构件之间的连接尽量采用螺栓连接，除非在那些使用螺栓连接将使整个节点变的非常复杂或被连接的构件尺寸较小、无足够空间布置一定数量螺栓的情况下才采用现场焊接的连接设计。

对于节点设计的另外一个重要要求是连接螺栓和焊缝所能提供的力必须大于所给外力或被连接构件的最大承载力。此外对于和预埋件相连接的构件为使连接方便，并且便于处理预埋件定位偏差造成的影响，通常采用现场焊接。在浇筑混凝土时遗漏预埋间的情况下为便于钢构件和混凝土的固定，采用HILTI膨胀螺栓和化学螺栓连接，是最常用的构件连接方法。

3、轻钢结构连接节点的设计方法 简支梁连接。梁-梁，梁-柱是钢结构设计中的基本连接，一般采用简支梁连接形式，可使用双角钢、端板、单板双板连接。此状况下一般将双角钢与次梁车间焊接，现场用螺栓将主梁腹板与双角钢连接。在此连接状态，螺栓不受偏心载荷，而焊缝受到偏心载荷的作用，由于焊缝采用三面围焊其抗弯能力较高，因此，在较重载荷的情况下，一般采用双角钢连接。相对而言，螺栓承受了附加偏心载荷。在另外一些场合，如载荷较大并且次梁与主梁成一定的角度时，将钢板弯折成相应的角度，形成类似于双角钢的连接。如果载荷较小，可采用较简单的端板连接，在此类连接中，适当增加端板板厚，可承受剪力和轴向力的组合荷载。时对于主次梁不是正交的情况下，端板连接在加工工艺性上的优点比双角钢连接更好。

单板连接对于连接槽钢等类的次梁而言是非常简便的，尽管螺栓受偏心载荷，只要螺栓的承载力大于外载荷，而单板于主梁的焊缝一般采用三面围焊，其受力状态较好。如果由于上下翼缘切割腹板需要加筋时，只需要在单板的另一侧即腹板内侧焊接一加劲板。

双板同样适用于在主梁上无法紧固螺栓的场合，当外载荷较大而螺栓单剪又不足以抵抗外载荷时，采用此连接方式。其缺点就是螺栓及梁均受偏心载荷的作用，需要比较复杂的计算程序进行螺栓在剪力及弯矩综合作用下的验算。决定连接节点设计的重要因素是设计载荷的选择，根据钢结构设计规范CSA16.1，设计载荷与被连接梁的抗弯截面系数，梁的屈服强度，及梁跨距有关，当跨距较小时（〈2M〉，其值取梁腹板抗剪力之半，设计载荷的最大值应不超过梁腹板的抗剪力。一般情况下，随着科技的进步，审美观念改变必然使的钢结构住宅建筑不断的去扩展自身的表达语汇而寻求发展。我们提倡的是抛弃风格，从结构的理性主义出发，从现代和传统的建筑结构中吸取精华，创造出技术和艺术有机融合的钢结构住宅的精品建筑。钢结构住宅的设计首先要遵循住宅建筑设计的一般原则，然后才是发挥钢结构的优势，施工规范的基本要求。在结构体系上，应从严把握概念设计的原则要求，力求结构平面规整，结构刚度均匀，构件传力直接，明确，最好不做错层结构，柱的轴压比应满足一定的要求，并应当适当修改。

4.轻型钢结构的未来发展方向

轻钢结构的生产模式，布局简单，流程合理，自动化程度高，构件质量好，生产效率高，制作周期短，材料利用率高。特别是在H型钢制作过程中，没有过多的中间产品、半成品囤积，不需要大面积的拼接、划线、装配、制孔场地，真正实现了流水作业，自动化生产。轻型钢结构的生产模式，布局简单，流程合理，机械化程度高，安全性好，真正实现了流水作业的自动化生产。 轻型钢结构的生产模式，还体现了计算机辅助生产特点，生产效率高，构件质量好，材料利用率高。 在轻钢结构中首次应用实现了翼板和腹板拼接的压力架焊剂铜衬垫(FCB)单面焊双面成型工艺，简化了拼接工序，提高了焊缝质量，改善了作业环境，降低了劳动强度。单面焊的应用使流水线更为完整，节奏更为流畅。 经改进的薄板单面焊工艺，解决了薄板单面焊工艺的难点，成功地应用于l0mm以下的薄板平接单面焊，获得了满意的效果，取得了非常重要的进展。改革开放以来 我国住宅建设发展很快 随着人口增长和城市化进程的加快人们生活水平的提高以及国民经济的发展 引发并刺激了对住宅的巨大需求 而我国传统的砖石住宅结构体系采用的是高投入 高消耗 高污染的落后增长方式与低工效 低功能 低质量的生产局面 已不能满足市场 消费者的要求和建筑“可持续发展”的时代主题钢结构住宅是今后发展的一个方向，随着科技的进步，审美观念改变必然使的钢结构住宅建筑不断的去扩展自身的表达语汇而寻求发展。我们提倡的是抛弃风格，从结构的理性主义出发，从现代和传统的建筑结构中吸取精华，创造出技术和艺术有机融合的钢结构住宅的精品建筑。钢结构住宅的设计首先要遵循住宅建筑设计的一般原则，然后才是发挥钢结构的优势。

参考文献：

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［2］陈禄如.攻克关键技术推动钢结构住宅发展。建设科技，2003.6

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