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摘要:轻型钢结构具有强度大的优良性能,在使用中具有良好的效果,轻型钢结构的设计需要考虑整体的受力情况,合理的进行设计,将连接节点的质量提高,从而加强工程的整体质量。本文对建筑的钢结构分类及轻型钢结构的节点连接设计进行了详细分析,作为建筑施工的参考。
关键词:轻钢结构;节点设计;连接
引言
传统的混凝土结构中轻型钢结构的应用具有较大的优势,能够使建造的周期缩短,增强抗风抗震性能,减少成本。和重钢相比这种结构的重量比较轻,同时轻型钢结构的应用要求比较低,在周期较短的建设中能够有较好的应用效果。轻型钢结构的应用范围较广,在超市、体育场等建设中都能够采用轻型钢,轻型钢的节点分类和设计对建设的效果和质量有着直接的影响,因此需要进行节点的合理设计,使建设能够满足要求。
1钢结构节点分类
1.1钢结构的刚性节点
建筑结构中的刚性节点指的是梁柱构件夹角结构在受到力的作用下能够维持不变。刚节点能够使结构中的剪力和弯矩得到传递。通常的刚性节点中包含框架梁柱连接节点。
1.2钢结构的半刚性节点
半刚性节点属于刚性节点和铰接节点中的节点种类,能够对弯矩进行承受,与刚性节点的特点的不同在于有弯曲的能力,我国关于钢结构的设计没有进行明确的计算方法规定,节点的转动刚度难以明确,这种方式较少被使用。
1.3钢结构的铰接节点
建筑结构中的刚性节点,当结构承受荷载的时候,主梁和柱中只能传递垂直剪力,连接中能够不受到约束的进行转动,铰接的结构比较简单,安装的步骤简单,速度快。
2轻型钢结构与传统砖混结构的比较
轻钢结构在保温效果中与传统的砖混结构建筑相比更具优势,能够起到节能的作用,由于轻钢结构的建筑利用复合墙体,能够减少传热性,轻型钢的墙体厚度比较小,但是能够达到砖混结构墙体相同的效果。房屋的防潮能力以及透气性较好,由于轻型钢结构的建筑具有防潮的一体化措施,同时墙上还包括单向呼吸纸,砖混结构建筑的防潮措施效果较差,墙体不具有透气性。轻型钢结构在抗震效果上具有明显的优势,在地震的作用下受到的损害会减小,而砖混结构会遭到破坏。
轻型钢结构的建筑能够在结构中有更多的变化,通过结构的多样性可以使建设的成本得到有效控制的同时还能够加强效果,而传统的砖混结构的较为单一,还需要花费大量的成本。
施工过程中,轻型钢建筑能够大大缩短施工的周期,而砖混结构建筑所需的时间较长,在施工完成之后不能及时的进行使用,容易受到气候的影响。轻型钢结构建筑的结构主体构件能够进行回收,使材料能够进行二次利用,这使资源得到了解决,对环境的污染比较小,在建设过程中不会产生粉尘,因此能够减少对环境的影响,而砖混结构的建筑的材料不能进行回收,同时产生较多的垃圾和粉尘,污染环境。
3轻型钢结构节点设计要点
3.1连接节点的设计
轻钢结构的连接方式取决于建筑工程的要求,即对钢结构的加工和安装要求,这是节点设计的第一个要求。在工程中,有关人员可能会要求进行焊接,并且保证焊缝的质量。为了让钢构件既满足工程进度的要求,又能够很方便的在现场进行安装,因此需要在节点设计中,用螺栓连接两个构件;只有在螺栓因为构件的尺寸原因、空间不足等原因,难以连接某些节点,或者它的连接将会让整个节点变得比较混乱的时候再采用现场焊接。连接焊缝和螺栓所提供的力要比所给的外力要大,同时也要比构件的最大承载力还要大,这是节点设计的第二个要求。当浇筑混凝土时因为疏忽而忽略了预埋件时,可以使用HILTI膨胀螺栓和化学螺栓进行连接,更好的固定住钢构件和混凝土,这也是常用的一种构件连接方法。还有一种情况可以采用现场焊接,即为了使构件和预埋件之间的连接较为方便,也能很方便的处理对预埋件的定位偏差所造成的不良影响,这种情况下通常都会采用现场焊接。
3.2连接节点的方式
连接槽钢的次梁采用单板连接能够使操作得到简化,螺栓在受到偏心载荷的时候,结构的承载力依然大于外载荷,同时单板的焊接接缝通常是三面焊接的方式,在受到力的作用下能够呈现均匀的特点。由于上下易缘切割腹板需进行加筋,也可以在腹板中进行加劲板的焊接。主梁中进行螺栓固定比较困难,当外载荷大的情况下,螺栓单剪不能承受外载荷,需要通过双板,这种方式的缺点是主梁和螺栓会受到偏心载荷的作用,所以需要将剪力和弯矩作用下螺栓承受的力进行准确计算,载荷的的选择是轻型钢结构节点设计的影响因素。在设计中需要结合轻型钢的设计规范进行设计,载荷和梁的屈服强度以及梁的抗弯截面系数都与设计有着较大的关联。
在跨距小的情况下,载荷的设计数值需要为梁腹板抗剪力的一半,其最大数值不能大于梁腹板的抗剪力,轻型钢结构采用的连接为梁和梁以及梁和柱,通过简支梁进行连接,需要对端板、双角钢以及单双板进行连接,通常情况下,使双角钢与次梁进行完好的焊接,在施工中采用螺栓将双角钢和腹板进行连接,这样可以使螺栓在使用中不会受到偏心载荷的作用,即使焊缝会受到影响,但是三面焊接的焊缝能够具有较强的抗弯能力,所以在载荷较大的条件下,利用双角钢连接的的方式能够使连接的效果得到改善。在其他情况下,载荷较小的时候,可以使用端板连接的方式,使端板的厚度加大,这样可以使结构在轴向力载荷下有良好的承受性。如果载荷较大,同时和主次梁有一定的角度,需要将钢板折弯,使其产生角度,和双角钢连接相似。当主次梁产生了一定的角度,端板连接能够起到更好的效果。
3.3连接节点需考虑的问题
节点的连接需要按照原则进行,构件的连接需要结合强度原则进行合理设计,构件的连接强度需要达到传递断开截面的最大承载力,连接的节点构造较为简单,使安装和运输中更加的便捷,节点的连接需要具有延性,由于建筑钢材中本身需要具有抗震的特点,因此需要具有延性来提高性能。在轻型刚的节点连接设计中需要重视的环节是连接的接点位置以及设计的刚度的明确,通过设计的规范将节点的连接方式进行明确,使连接的形式以及构造能够符合建设要求,在设计的过程中需要根据设计的需求以及材料等方面进行分析。
轻型钢的结构建设中,需要考虑到节点和结构分析模型之间存在的差异情况,针对这种情况,在分析过程中,需要对节点的形式进行细致的分析和研究,在连接中需要考虑以下几方面:节点设计需要结合施工空间以及构件的安装流程进行设计,在安装以及连接过程中需要具有足够的空间,由于空间的限制可能会影响施工的进行,在构件的安装中,不同的构件安装顺序不同,需要进行严谨的安装。除此以外,施工工人需要在现场进行临固定,在节点设计中需要考虑生产的工艺质量,还要对节点进行防腐处理,利用防锈漆进行涂抹,使钢结构能够得到保护。
结语
由于我国高层建筑的快速发展,建筑的结构也有了更高的要求,采用轻型钢结构能够使建筑具有更多的优点,在进行轻型钢结构的节点设计中,需要通过合理的设计以及连接方式进行施工,使结构的稳定性加强,能够使设计的水平得到提升。通过轻型钢结构节点的有效连接设计,能够提高建筑的整体质量,使建筑的性能增强,从而促进建筑工程的进一步发展。
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