12.3 梁柱连接节点

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12.3.1 梁柱连接节点可采用栓焊混合连接、螺栓连接、焊接连接、端板连接、顶底角钢连接等构造。
12.3.2 梁柱采用刚性或半刚性节点时，节点应进行在弯矩和剪力作用下的强度验算。
12.3.3 当梁柱采用刚性连接，对应于梁翼缘的柱腹板部位设置横向加劲肋时，节点域应符合下列规定：
1 当横向加劲肋厚度不小于梁的翼缘板厚度时，节点域的受剪正则化宽厚比λn,s不应大于0.8；对单层和低层轻型建筑，λn,s不得大于1.2。节点域的受剪正则化宽厚比λn,s应按下式计算：[align=center]        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200707/10-200FG5420V21.png[/img][/align]
  式中：he、hb——分别为节点域腹板的宽度和高度。
  2 节点域的承载力应满足下式要求：[align=center]        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200707/10-200FG54325394.png[/img][/align]
  式中：Mb1、Mb2——分别为节点域两侧梁端弯矩设计值(N·mm)；
      Vp——节点域的体积(mm3)；
      hc1——柱翼缘中心线之间的宽度和梁腹板高度(mm)；
       hb1——梁翼缘中心线之间的高度(mm)；
      tw——柱腹板节点域的厚度(mm)；
      dc——钢管直径线上管壁中心线之间的距离(mm)；
      tc——节点域钢管壁厚(mm)；
      fps——节点域的抗剪强度(N／mm2)。
3 节点域的受剪承载力fps应据节点域受剪正则化宽厚比λn,s按下列规定取值：[align=center]        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200707/10-200FGA52M04.png[/img][/align]

  4 当节点域厚度不满足式(12.3.3-3)的要求时，对H形截面柱节点域可采用下列补强措施：
  1) 加厚节点域的柱腹板，腹板加厚的范围应伸出梁的上下翼缘外不小于150mm；
  2) 节点域处焊贴补强板加强，补强板与柱加劲肋和翼缘可采用角焊缝连接，与柱腹板采用塞焊连成整体，塞焊点之间的距离不应大于较薄焊件厚度的21εk倍。
  3) 设置节点域斜向加劲肋加强。
12.3.4 梁柱刚性节点中当工字形梁翼缘采用焊透的T形对接焊缝与H形柱的翼缘焊接，同时对应的柱腹板未设置水平加劲肋时，柱翼缘和腹板厚度应符合下列规定：
  1 在梁的受压翼缘处，柱腹板厚度tw应同时满足：[align=center]        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200707/10-200FG55FT47.png[/img][/align]
  2 在梁的受拉翼缘处，柱翼缘板的厚度t-应满足下式要求：[align=center]        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200707/10-200FG55JUW.png[/img][/align]
  式中：Afb——梁受压翼缘的截面积(mm2)；
       fb、fc——分别为梁和柱钢材抗拉、抗压强度设计值(N／mm2)；
       be——在垂直于柱翼缘的集中压力作用下，柱腹板计算高度边缘处压应力的假定分布长度(mm)；
       hy——自柱顶面至腹板计算高度上边缘的距离，对轧制型钢截面取柱翼缘边缘至内弧起点间的距离，对焊接截面取柱翼缘厚度(mm)；
       tf——梁受压翼缘厚度(mm)；
       hc——柱腹板的宽度(mm)；
       εk,c——柱的钢号修正系数；
       Aft——梁受拉翼缘的截面积(mm2)。
12.3.5 采用焊接连接或栓焊混合连接(梁翼缘与柱焊接，腹板与柱高强度螺栓连接)的梁柱刚接节点，其构造应符合下列规定：
1 H形钢柱腹板对应于梁翼缘部位宜设置横向加劲肋，箱形(钢管)柱对应于梁翼缘的位置宜设置水平隔板。
2 梁柱节点宜采用柱贯通构造，当柱采用冷成型管截面或壁板厚度小于翼缘厚度较多时，梁柱节点宜采用隔板贯通式构造。
3 节点采用隔板贯通式构造时，柱与贯通式隔板应采用全熔透坡口焊缝连接。贯通式隔板挑出长度l宜满足25mm≤l≤60mm；隔板宜采用拘束度较小的焊接构造与工艺，其厚度不应小于梁翼缘厚度和柱壁板的厚度。当隔板厚度不小于36mm时，宜选用厚度方向钢板。
4 梁柱节点区柱腹板加劲肋或隔板应符合下列规定：
  1) 横向加劲肋的截面尺寸应经计算确定，其厚度不宜小于梁翼缘厚度；其宽度应符合传力、构造和板件宽厚比限值的要求；
  2) 横向加劲肋的上表面宜与梁翼缘的上表面对齐，并以焊透的T形对接焊缝与柱翼缘连接，当梁与H形截面柱弱轴方向连接，即与腹板垂直相连形成刚接时，横向加劲肋与柱腹板的连接宜采用焊透对接焊缝；
  3) 箱形柱中的横向隔板与柱翼缘的连接宜采用焊透的T形对接焊缝，对无法进行电弧焊的焊缝且柱壁板厚度不小于16mm的可采用熔化嘴电渣；
  4) 当采用斜向加劲肋加强节点域时，加劲肋及其连接应能传递柱腹板所能承担剪力之外的剪力；其截面尺寸应符合传力和板件宽厚比限值的要求。
12.3.6 端板连接的梁柱刚接节点应符合下列规定：
1 端板宜采用外伸式端板。端板的厚度不宜小于螺栓直径；
2 节点中端板厚度与螺栓直径应由计算决定，计算时宜计人撬力的影响；
3 节点区柱腹板对应于梁翼缘部位应设置横向加劲肋，其与柱翼缘围隔成的节点域应按本标准第12.3.3条进行抗剪强度的验算，强度不足时宜设斜加劲肋加强。
12.3.7 采用端板连接的节点，应符合下列规定：
1 连接应采用高强度螺栓，螺栓间距应满足本标准表11.5.2的规定；
2 螺栓应成对称布置，并应满足拧紧螺栓的施工要求。[align=center]       
        [b]条文说明[/b]
        [/align]
12.3.1、12.3.2 这两条为新增条文。
12.3.3 原规范以及现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的节点域计算公式，系参考日本AIJ-ASD的规定给出。AIJ-ASD的节点域承载力验算公式，采用节点域受剪承载力提高到4／3倍的方式，以考虑略去柱剪力(一般的框架结构中，略去柱端剪力项，会导致节点域弯矩增加约1.1倍～1.2倍)、节点域弹性变形占结构整体的份额小、节点域屈服后的承载力有所提高等有利因素。鉴于节点域承载力的这种简化验算已施行了10多年，工程师已很习惯，故条文未改变其形式，只是根据最新资料和具体情况作一些修正。
节点域的受剪承载力与其宽厚比紧密相关。AIJ《钢结构接合部设计指针》介绍了受剪承载力提高系数取4／3的定量评估。定量评估均基于试验结果，并给出了试验的范围。据核算，试验范围的节点域受剪正则化宽厚比λn,s上限为0.52。鉴于本标准中λn,s＝0.8是腹板塑性和弹塑性屈曲的拐点，此时节点域受剪承载力已不适宜提高到4／3倍。为方便设计应用，本次修订把节点域受剪承载力提高到4／3倍的上限宽厚比确定为λn,s＝0.6；而在0.6＜λn,s≤0.8的过渡段，节点域受剪承载力按λn,s在fv和4／3fv之间插值计算。
参考日本AIJ-LSD，轴力对节点域抗剪承载力的影响在轴压比较小时可略去，而轴压比大于0.4时，则按屈服条件进行修正。
0.8＜λn,s≤1.2仅用于门式刚架轻型房屋等采用薄柔截面的单层和低层结构。条文中的承载力验算式的适用范围为0.8＜λn,s≤1.4，但考虑到节点域腹板不宜过薄，故节点域λn,s的上限取为1.2。同时，由于一般情况下这类结构的柱轴力较小，其对节点域受剪承载力的影响可略去。如轴力较大，则可按板件局部稳定承载力相关公式采用(σcr为受压临界应力)系数对节点域受剪承载力进行修正。但这种修正比较复杂，宜采用在节点域设置斜向加劲肋加强的措施。
12.3.4 梁与柱刚性连接时，如不设置柱腹板的横向加劲肋，对柱腹板和翼缘厚度的要求是：
1 在梁受压翼缘处，柱腹板的厚度应满足强度和局部稳定的要求。公式(12.3.4-1)是根据梁受压翼缘与柱腹板在有效宽度be范围内等强的条件来计算柱腹板所需的厚度。计算时忽略了柱腹板轴向(竖向)内力的影响，因为在主框架节点内，框架梁的支座反力主要通过柱翼缘传递，而连于柱腹板上的纵向梁的支座反力主要通过柱翼缘传递，而连于柱腹板上的纵向梁的支座反力一般较小，可忽略不计。日本和美国均不考虑柱腹板竖向应力的影响。
公式(12.3.4-2)是根据柱腹板在梁受压翼缘集中力作用下的局部稳定条件，偏安全地采用的柱腹板宽厚比的限值。
2 柱翼缘板按强度计算所需的厚度tc可用本标准公式(12.3.4-4)表示，此式源于AISC，其他各国亦沿用之。现简要推演如下(图19)：[align=center]        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200707/10-200FG63922192.png[/img][/align]
[align=center]        1-线荷载T；T-拉力；P-影响长度[/align]
          在梁受拉翼缘处，柱翼缘板受到梁翼缘传来的拉力T＝Aftfb(Af为梁受拉翼缘截面积，fb为梁钢材抗拉强度设计值)。T由柱翼缘板的三个组成部分承担，中间部分(分布长度为m)直接传给柱腹板的力为fctbm，其余各由两侧ABCD部分的板件承担。根据试验研究，拉力在柱翼缘板上的影响长度p≈12tc，并可将此受力部分视为三边固定一边自由的板件，在固定边将因受弯而形成塑性铰。因此可用屈服线理论导出此板的承载力设计值为p＝C1fct2c，式中C1为系数，与几何尺寸p、h、q等有关。对实际工程中常用的宽翼缘梁和柱，C1＝3.5～5.0，可偏安全地取p＝3.5fct2c。这样，柱翼缘板受拉时的总承载力为：2×3.5fct2c＋fctbm。考虑到翼板中间和两侧部分的抗拉刚度不同，难以充分发挥共同工作，可乘以0.8的折减系数后再与拉力T相平衡：
[align=center]        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200707/1A53a5Q-0.jpg[/img][/align]
        12.3.6 本条为新增条文，由于端板连接施工方便、做法简单、施工速度较快、受弯承载力和刚度大，在实际工程中应用较多，故此在本次修订中增加了对端板连接的梁柱刚性节点的规定。
        12.3.7 本条为新增条文，具体规定了端板连接节点的连接方式，并规定了对高强螺栓设计与施工方面的要求。