2016年一级结构工程师《专业考试》重点：第七讲　节点设计

　　连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。在结构分析前，就应该对节点的形式有充分思考与确定。常常出现的一种情况是，最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致，这必须避免。按传力特性不同，节点分刚接，铰接和半刚接。初学者宜选择可以简单定量分析的前两者。常用的参考书[2]有丰富的推荐的节点做法及计算公式。

　　连接的不同对结构影响甚大。比如，有的刚接节点虽然承受弯矩没有问题，但会产生较大转动，不符合结构分析中的假定。会导致实际工程变形大于计算数据等的不利结果。

　　连接节点有等强设计和实际受力设计两种常用的方法，初学者可偏安全选用前者。设计手册[2}中通常有焊缝及螺栓连接的表格等供设计者查用，比较方便。也可以使用结构软件的后处理部分来自动完成。

　　具体设计主要包括以下内容：

　　1.焊接：对焊接焊缝的尺寸及形式等，规范有强制规定，应严格遵守。焊条的选用应和被连接金属材质适应。E43对应Q235，E50对应Q345. Q235与Q345连接时，应该选择低强度的E43，而不是E50.

　　焊接设计中不得任意加大焊缝。焊缝的重心应尽量与被连接构件重心接近。其他详细内容可查规范关于焊缝构造方面的规定。

　　2.栓接：

　　铆接形式，在建筑工程中，现已很少采用。

　　普通螺栓抗剪性能差，可在次要结构部位使用。

　　高强螺栓，使用日益广泛。常用8.8s和10.9s两个强度等级。根据受力特点分承压型和摩擦型。两者计算方法不同。高强螺栓最小规格M12.常用M16～M30.超大规格的螺栓性能不稳定，设计中应慎重使用。

　　结构上的作用

　　一、作用的定义

　　施加在结构上的集中力或分布力，或引起结构外加变形或约束变形的原因，都称为结构上的作用，简称作用。

　　结构上的作用有直接作用与间接作用两种。

　　结构构件自重，楼面上的人群、物品、设备的重力，风和雪等都是直接作用在结构上的力，称为直接作用或荷载。

　　温度变化、结构材料的收缩或徐变、地基变形、地震等都会使结构产生外加变形或约束变形，但它们不是直接以力的形式出现的，故称为间接作用。

　　二、作用的分类

　　作用按其随时间的变异，分为永久作用、可变作用、偶然作用三类。

　　两类极限状态

　　一.结构的功能要求——结构和构件在规定的时间内，应满足以下四项预期的功能要求，

　　(1)能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用;

　　(2)在正常使用时具有良好的工作性能;

　　(3)在正常维护下具有足够的耐久性;

　　(4)在偶然事件(如爆炸、撞击、火灾等)发生时和发生后，仍然保持必需的整体稳定性。

　　上述一、四项是指结构的安全性，二、三项分别指结构的适用性和耐久性

　　二.结构的可靠性——是结构安全性、适用性和耐久性的概称，即指结构在规定的时间内(即设计基准期)，在规定的条件下(结构的正常设计、施工、使用和维护条件)，完成预定功能(如强度、刚度、稳定性、抗裂性、耐久性等)的能力。

　　三.设计基准期——进行结构可靠性分析是，考虑各项基本变量与时间关系所取用的基准时间。我国取结构的设计基准期为50年，特殊建筑可以例外。

　　(需说明的是，当建筑结构的使用年限到达或超过设计基准期后，并不意味该结构不能再使用了，而是指它的可靠性水平将逐渐降低。)

　　四.结构的极限状态——整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，则此特定状态称为该功能的极限状态。

　　我国《标准》将结构的极限状态分为以下两类：

　　(1) 承载能力极限状态——对应于结构或结构构件达到了最大承载能力，或者产生了不适于继续承载的过大变形。此与结构的安全性相当应。