1、高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構v節點傳力應簡捷、明確、可靠，其計算簡圖應與實節點傳力應簡捷、明確、可靠，其計算簡圖應與實際受力一致；際受力一致；v節點應具有足夠的強度、剛度，其承載力應等于或節點應具有足夠的強度、剛度，其承載力應等于或高于構件的承載力；高于構件的承載力；v采取合理的細部構造，使節點具有足夠的延性和韌采取合理的細部構造，使節點具有足夠的延性和韌性；性；v簡化節點構造，便于制作和安裝，經濟合理。簡化節點構造，便于制作和安裝，經濟合理。1) 設計原則設計原則高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構v當非抗震設防時，應按結構處于彈性受力階段設計當非抗震設防時，應按結構處于彈性受力階段設計:v當抗震設

2、防時，尚應按結構進入彈塑性階段設計當抗震設防時，尚應按結構進入彈塑性階段設計:2) 設計方法設計方法節點連接的極限承載力應高于構件屈服承載力節點連接的極限承載力應高于構件屈服承載力節點處構件塑性區的板件寬厚比應滿足抗震規范要求節點處構件塑性區的板件寬厚比應滿足抗震規范要求應有平面外隅撐防止節點附近的梁平面外失穩應有平面外隅撐防止節點附近的梁平面外失穩節點連接的承載力應高于構件內力設計值節點連接的承載力應高于構件內力設計值抗側力構件的節點連接的承載力設計值應高于構件的抗側力構件的節點連接的承載力設計值應高于構件的承載力設計值；高強螺栓連接不得滑移承載力設計值；高強螺栓連接不得滑移下文下文重點高層

3、建筑鋼結構高層建筑鋼結構3) 節點分類節點分類梁柱連接梁柱連接柱的拼接柱的拼接支撐節點連接支撐節點連接柱腳柱腳梁的拼接梁的拼接次梁與主梁的連接次梁與主梁的連接抗側力構件的節點抗側力構件的節點高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構1) 節點分類與構造特點節點分類與構造特點v梁與柱的剛性連接梁與柱的剛性連接高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構v梁端垂直于工字形柱腹板的剛性連接梁端垂直于工字形柱腹板的剛性連接高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構v梁與柱的半剛性連接梁與柱的半剛性連接高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構v梁與柱的鉸接連接梁與柱的鉸接連接高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構v柱兩側梁高不等時的剛性節點柱兩側梁高不等時的剛性節點高

4、層建筑鋼結構高層建筑鋼結構2) 梁柱剛性節點的非抗震設計梁柱剛性節點的非抗震設計典型剛性連接的承載力驗算典型剛性連接的承載力驗算v梁翼緣和腹板分別承擔彎矩和剪力原則梁翼緣和腹板分別承擔彎矩和剪力原則(方法一方法一)梁翼緣與柱翼緣的對接焊縫：梁翼緣與柱翼緣的對接焊縫：wtffffthtbM)(梁腹板的角焊縫：梁腹板的角焊縫：wfewfhlV2 M、V梁端彎矩和剪力設計值梁端彎矩和剪力設計值高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構v全截面受彎設計原則全截面受彎設計原則(方法二方法二)梁翼緣與柱翼緣的對接焊縫：梁翼緣與柱翼緣的對接焊縫：wtfffffthtbM)(梁腹板的角焊縫梁腹板的角焊縫(同時承受彎同時承受

5、彎曲正應力和剪應力曲正應力和剪應力)：wffffewfwewffhlVlhM222)/(2 , 3梁翼緣和腹板根據其剛度比分擔彎矩：梁翼緣和腹板根據其剛度比分擔彎矩：wfwwwfffIIIMMIIIMM高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構梁腹板與柱翼緣抗剪板采用梁腹板與柱翼緣抗剪板采用高強螺栓連接時，最外側螺高強螺栓連接時，最外側螺栓承受的剪力：栓承受的剪力：bviwvNnVyyMN9 . 02221考慮焊接熱影響對高強螺栓預拉力損失的影響系數考慮焊接熱影響對高強螺栓預拉力損失的影響系數高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構23530yccwfht 節點無水平加勁肋時的柱腹板的驗算節點無水平加勁肋時的柱腹板的驗

6、算cebfbwbfbcwefbfAtfAftbcbfbcffAt4 . 0高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構在梁的受壓翼緣處，柱腹板的厚度在梁的受壓翼緣處，柱腹板的厚度tw應同時滿足：應同時滿足： 局部承壓條件：局部承壓條件： 局部穩定條件：局部穩定條件：在梁的受拉翼緣處，柱翼緣板的厚度在梁的受拉翼緣處，柱翼緣板的厚度tc按強度計算應滿按強度計算應滿足：足：cebfbwfbfAt23530yccwfht cbfbcffAt4 . 0式中：式中：Afb為梁受壓、受拉翼緣的截面面積；為梁受壓、受拉翼緣的截面面積；fc、 fb 為柱、梁鋼為柱、梁鋼材強度設計值；材強度設計值；be為集中力作用下柱腹板計算高

7、度邊緣處為集中力作用下柱腹板計算高度邊緣處的壓應力假定分布長度，的壓應力假定分布長度，betb5hy tb5(tc+ hf)； fyc為為柱鋼材屈服點。柱鋼材屈服點。高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構節點有水平加勁肋時柱腹板的驗算節點有水平加勁肋時柱腹板的驗算vwcbbbfthhMM3421高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構節點域腹板剪切強度的驗算：節點域腹板剪切強度的驗算：vpbbfVMM3421式中：式中：fv為鋼材抗剪強度設計值；為鋼材抗剪強度設計值；Vp為節點域腹板體積，為節點域腹板體積，當柱為工字形截面時：當柱為工字形截面時：Vphbhctw，箱形截面時：，箱形截面時： Vp1.8hbhctw。

8、為防止節點域局部失穩，節點域板厚應滿足：為防止節點域局部失穩，節點域板厚應滿足：90bcwhht高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構3)梁柱剛性節點的抗震設計梁柱剛性節點的抗震設計節點承載力驗算，應按下述兩步進行：節點承載力驗算，應按下述兩步進行： 彈性驗算：彈性驗算： 極限承載力驗算：極限承載力驗算：GbnpjupjjuVlMVMM)/2(2 . 1抗側力構件的節點連接的承載力設計值應不小于抗側力構件的節點連接的承載力設計值應不小于構件的承載力設計值；高強螺栓連接不得滑移構件的承載力設計值；高強螺栓連接不得滑移高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構Mu、 Mp按抗拉強度和屈服強度下限計算：按抗拉強度和屈服強度

9、下限計算：yppujpjufWMfWM式中：式中：Wpj連接的塑性抵抗矩連接的塑性抵抗矩 Wp被連接構件的塑性抵抗矩被連接構件的塑性抵抗矩 fu連接的抗拉強度下限連接的抗拉強度下限 fy鋼材的屈服強度鋼材的屈服強度類似于對形心類似于對形心軸的面積矩軸的面積矩高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構矩形截面：矩形截面：工字形截面：工字形截面：箱形截面：箱形截面：24141212bhhhbWpWp的計算方法的計算方法)(4/)2( )2/2/(2)2(4122fffwfffwpthbtthtthbtthtW)(2/)2( )2/2/(2)2(41222fffwfffwpthbtthtthbtthtW高層建筑鋼

10、結構高層建筑鋼結構當工字形梁翼緣用對接焊縫、腹板用角焊縫連接時：當工字形梁翼緣用對接焊縫、腹板用角焊縫連接時：3/23/241)(2uwejuuweuffjuflhVflhfthAMMu、Vu的計算方法的計算方法式中：式中：Af梁一個翼緣的截面積；梁一個翼緣的截面積；he角焊縫的有效厚度；角焊縫的有效厚度；lw角焊縫的有效長度；角焊縫的有效長度； fu焊縫抗拉強度下限。焊縫抗拉強度下限。簡化計算時，簡化計算時，可忽略可忽略高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構當梁翼緣用對接焊縫、腹板用高強螺栓連接時：當梁翼緣用對接焊縫、腹板用高強螺栓連接時： , min)()(bcubvujubvuiuffjunNnN

11、VNlfthAM式中：式中：Nvub、Ncub一個高強螺栓的一個高強螺栓的最大抗剪強度和對應的板件極最大抗剪強度和對應的板件極限承壓強度：限承壓強度：ubcubcububefbvuftdftdNfAnN5 . 158. 0簡化計算時，簡化計算時，可忽略可忽略fub高強螺栓最小抗拉強度；高強螺栓最小抗拉強度；li螺栓群形心線兩側一對螺栓的距離。螺栓群形心線兩側一對螺栓的距離。 高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構純框架節點處的強柱弱梁條件純框架節點處的強柱弱梁條件)()/(ybpbcycpcfWANfW式中：式中：Wpc、Wpb分別為節點處柱和梁的截面塑性模量；分別為節點處柱和梁的截面塑性模量；N為柱軸

12、向壓力設計值；為柱軸向壓力設計值；Ac為柱截面面積；為柱截面面積；為為超強系數，一級超強系數，一級1.15、二級、二級1.10、三級、三級1.05高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構節點域承載力驗算：節點域承載力驗算：vppbpbfVMM)34(/ )(21式中：式中：Mpb1、Mpb2為節點兩側梁的全塑性受彎承載力為節點兩側梁的全塑性受彎承載力 4/3由于邊緣構件的存在導致的腹板抗剪強度增大系數由于邊緣構件的存在導致的腹板抗剪強度增大系數 為折減系數，三、四級取為折減系數，三、四級取0.6，一、二級取，一、二級取0.7 (太厚不太厚不 利于吸收地震能量，太薄又會增大側移利于吸收地震能量，太薄又會增大

13、側移)亦應滿足節點域不失去局部穩定的板厚要求亦應滿足節點域不失去局部穩定的板厚要求REvpbbfVMM/)3/4(/ )(21高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構4)梁柱剛性節點的設計例題梁柱剛性節點的設計例題大連遠洋大廈大連遠洋大廈A座鋼結構某節點設計（座鋼結構某節點設計（7度）度）H型梁與箱形柱栓焊混合連接型梁與箱形柱栓焊混合連接(Q345鋼鋼)柱截面：柱截面：700 x700 x50，fy295MPa梁截面：梁截面：H500 x220 x12x25 ，fy325MPa梁柱梁柱fu490MPa，梁凈跨度，梁凈跨度ln=8.3m梁翼緣完全焊透的坡口對焊，梁翼緣完全焊透的坡口對焊，E50，二，二級，級

14、， ftw295MPa， fuw490MPa；梁腹板用梁腹板用10.9級高強螺栓摩擦型連接，級高強螺栓摩擦型連接，噴砂噴砂=0.4，M22，預緊力，預緊力P=190kN。梁的承載力設計值梁的承載力設計值M655kNm、V298kN，梁橫向荷載設計值，梁橫向荷載設計值VGb=220kN高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構1)26/7 .250)25500(2522010655)(mmNthbtMff焊縫強度梁翼緣完全焊透的對接滿足要求。 /2952mmNfwt2)kNPnNfbv4 .681904 . 019 . 09 . 0設計值：每個高強螺栓的承載力螺栓連接計算梁腹板與柱之間的高強高強螺栓。個實際取

15、個所需螺栓數目：22M5 ,8 . 44 .689 . 02989 . 0bvNVn考慮焊接熱影響對高強螺栓預拉力損失的影響系數考慮焊接熱影響對高強螺栓預拉力損失的影響系數A彈性階段驗算高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構mmfndlVtv5 . 6165)245400(10298)(30腹板連接板厚度：。實際取mm12B算節點抗震極限承載力驗mkNNlfthbtMbvuiwuffju1362)75150(10008 .1822490)25500(25220)(mkNfWMypp104732532200003254/45012)5 .12250(2522022求。極限彎曲承載力滿足要 13611047

16、3 . 11362mkNMMpjjukNfAnNbubefbvu8 .182104030358. 058. 0高強螺栓高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構kNfAVuwnu1125490)245450(1258. 0 58. 0 1限抗剪承載力梁腹板凈截面面積的極kNfAVuPLnu9 .95449012)245400(58. 058. 0 2的極限抗剪承載力腹板連接板凈截面面積kNftndVkNfAnnVbcuububefu2 .9704905 . 112225 8 .913104030358. 0558. 0 43限抗剪承載力腹板連接高強螺栓的極求極限抗剪承載力滿足要kNVlMkNVVVVVGbn

17、puuuuju7 .5222203 . 8/104722 . 1)/2(2 . 1 8 .913,min4321高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構C371043. 250)502700()252500(8 . 18 . 1 mmthhVwcbp節點域彈性階段驗算：滿足要求 /27675. 0/155) 3/4(/) 3/4(/9 .53)1043. 2/(10)655655(/ )(227621mmNfmmNVMMREvpbb滿足節點域局部穩定驗算： 7 .1190/ )600450(90/ )(50cbwhht滿足：節點域屈服承載力驗算 /207155) 3/4() 3/4(/7 .51)1043

18、. 2/(10)10471047(6 . 0/ )(227621mmNfmmNVMMvppbpb高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構1) 柱的截面形式柱的截面形式高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構2) 柱柱接頭柱柱接頭v部分熔透焊縫部分熔透焊縫（用于非抗震結構）（用于非抗震結構）高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構v箱形截面的工地焊接箱形截面的工地焊接高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構v工地接頭的安裝耳板工地接頭的安裝耳板高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構v變截面處構造變截面處構造H鋼邊柱鋼邊柱H鋼中柱鋼中柱高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構箱形邊柱箱形邊柱箱形中柱箱形中柱高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構非抗震結構也可采用以下的變截面構

19、造非抗震結構也可采用以下的變截面構造高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構v箱形柱與十字形柱的連接箱形柱與十字形柱的連接高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構1) 梁梁的鉸接連接梁梁的鉸接連接v次梁與主梁的疊接次梁與主梁的疊接高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構v次梁與主梁的平接次梁與主梁的平接高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構2) 梁梁的剛接梁梁的剛接高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構我國規范取：我國規范取：設置側向支承點的必要性：設置側向支承點的必要性： 保證梁上塑性鉸轉動過程中，不出現梁的整體失穩。保證梁上塑性鉸轉動過程中，不出現梁的整體失穩。側向支承桿件（次梁或隅撐）的要求：側向支承桿件（次梁或隅

20、撐）的要求： 要有足夠的強度和剛度。要有足夠的強度和剛度。受壓區受壓區受拉區受拉區視為壓桿，不受受拉區約束：視為壓桿，不受受拉區約束：支承側向力支承側向力F(1%3%)Afy/23) 梁的側向隅撐梁的側向隅撐)6.00( 02. 0消能梁段yffAF 高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構4) 鋼梁洞口的補強鋼梁洞口的補強高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構1) 埋入式柱腳受力特點埋入式柱腳受力特點鋼柱底端直接埋入基礎梁或地下室墻體鋼柱底端直接埋入基礎梁或地下室墻體傳力方式傳力方式軸力軸力的的1/3由底板由底板直接傳給基礎，其直

21、接傳給基礎，其他由栓釘承擔。他由栓釘承擔。彎矩彎矩靠與混凝土壁靠與混凝土壁的擠壓力平衡。的擠壓力平衡。高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構2) 埋入式柱腳構造埋入式柱腳構造高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構3) 外包式柱腳的受力特點外包式柱腳的受力特點柱底端擱置在基礎頂面，基礎伸出柱底端擱置在基礎頂面，基礎伸出鋼筋混凝土短柱將柱腳包住。鋼筋混凝土短柱將柱腳包住。鋼柱與基礎鉸接時，軸壓力通過底鋼柱與基礎鉸接時，軸壓力通過底板和栓釘傳給基礎；軸拉力通過底板和栓釘傳給基礎；軸拉力通過底板外伸邊緣和錨栓傳給基礎。板外伸邊緣和錨栓傳給基礎。鋼柱與基礎剛接時，彎矩與剪力全部由外包鋼筋混凝鋼柱與基礎剛接時，彎矩與剪力全部由外包鋼筋混凝土短柱承擔，再傳給基礎。土短柱承擔，再傳給基礎。栓釘起著至關重要的作用。栓釘起著至關重要的作用。高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構 4) 外包式柱腳構造外包式柱腳構造高層建筑鋼結構高層建筑鋼結構5) 鋼柱腳的連接承載