建筑钢结构节点分类及设计要点分析摘要：作为建筑工程施工中具有显著优势的钢结构，其设计与施工质量决定着整个建筑钢结构工程的质量与安全。

建筑钢结构施工中应将钢结构设计及节点设计作为重点环节，在此之前需要明确钢结构的节点分类，进而在设计施工实践中合理选择与应用。

为此，文章首先阐述了建筑钢结构的节点分类，共可划分为刚性连接节点、半钢性连接节点与柔性连接节点三种类型。

而后从节点设计、钢结构设计两个方面分别探讨了钢结构建筑结构的设计要点，以便实现钢结构的稳固连接，保障钢结构建筑工程的科学设计与安全施工。

关键词：建筑钢结构；节点分类；结构设计现代建筑设计与施工中，钢结构的应用有利于增强建筑施工便利性，可对建筑行业设计施工水平提高产生有益驱动。

钢结构建筑施工中，钢结构节点分类及设计至关重要，建筑结构设计人员、施工单位需要对钢结构节点分类有充分了解，需结合建筑要求及设计标准选择适合的钢结构形式及节点方式，确保钢结构应用优势的有效发挥。

因建筑钢结构有具备多种不同的节点类型，建筑施工中需要合理选用，且需加强设计要点把控，从而保证建筑钢结构的设计质量。

1.建筑钢结构节点的主要类别1.1刚性连接节点刚性连接节点主要应用于悬臂梁及转动刚度要求相对较高的钢结构连接工程中[1]。

设计刚性连接节点时，需由翼缘承担弯矩，利用腹板承担剪力，以梁翼缘、腹板各自截面的惯性矩为依据计算与确定弯矩，进而确保剪力可分摊于腹板之上。

通常利用双角钢、端板作为腹板的连接材料，应用连接板连接不同方向梁的上下翼缘后再通过螺栓加固。

若上翼缘处铺盖钢格栅，需用具有垫板的现场坡口焊连接上翼缘。

低荷载梁柱刚性连接时，需以端板作为连接材料，如轻型门式钢架的连接节点便可应用端板连接方式。

连接时需将梁的上下翼缘、腹板分别焊接于端板之上，再用螺栓进行连接加固。

要求应用刚度较高的端板，以增强对梁塑性铰位置处弯矩的抵抗力。

刚性连接时，应以外部荷载的高低为依据，结合梁翼缘板的厚度大小，选择适合的焊缝，可选用角焊缝或是采用全熔透坡口焊设置焊缝。

1.2半刚性连接节点半刚性节点是一种介于刚性节点与柔性节点之间的连接节点，如以端板为低荷载梁柱刚性连接的材料时，如果所应用端板的厚度不足，便属于半刚性连接。

半刚性连接节点的优势在于钢结构形态的塑造更加便利，具有较大的弯矩承受能力。

半刚性连接节点的主要特征是必须要具备足够的抗弯能力，应用此种节点可使钢结构建筑的抗震能力大幅度提升，应用时需要确保半刚性连接节点的弯矩能力要比钢结构梁的承载能力更高。

然而由于当前建筑钢结构设计过程中，半刚性连接结点的设计难度较大，若是设计缺乏合理性，可能会增大钢结构的弹性刚度，如此会使各个构件之间连接的安全性受到不利影响，可能会为建筑工程施工带来安全隐患，或是对未来建筑投入应用产生威胁。

为此，建筑钢结构工程施工中，半刚性连接节点的应用并不广泛。

1.3柔性连接节点1.3.1螺栓球节点此种连接节点由高强度螺丝、垫圈以及厚壳体等结构组成，连接时，需要在球壁壳内部向钢管杆件方向扭动螺丝，可减少销钉、套筒等材料的应用，同时也可消除销钉截面积过小导致的剪力聚集问题。

此外，螺栓球节点的应用，可使节点的承重能力有所提升。

1.3.2熔接钢管节点此种连接方式是指利用空心圆柱体作为连接件，将钢管杆件以熔接方式连接于圆柱体表面之上。

应以钢桶大小、节点承重能力高低为依据确定钢筒的高度及直径。

熔接钢管节点的优势是安装操作相对简单，能够节约钢材料用量，且可结合施工需求调整钢管使用量。

施工实践中熔接工作量较大，因而应重点关注熔接变形问题，并防止产生节点偏移现象。

1.3.3主次梁铰接节点钢结构主梁与次梁的节点设计要保证连接传力明确且合理，制作简单，方便施工。

一般主次梁的连接采用铰接，也可以把次梁设计为刚接节点（即为次梁为连续梁）。

当次梁设计为简支梁时与主梁铰接连接时，主梁只承受来自次梁的剪力而不承受弯矩。

次梁翼缘不与主梁连接，仅通过连接件将次梁腹板与主梁加劲肋连接，连接方式可采用焊缝或高强螺栓。

需要特别注意的是当通过焊缝连接时，笔者建议在连接件上设置安装螺栓，方便次梁就位，保证安装质量。

2.建筑钢结构设计的基本要点2.1节点设计要点2.1.1合理设计梁柱连接节点钢结构框架之中，框架柱属于贯通型设计，为达到抗震要求，需要采用刚性连接方式连接钢结构框架与支撑梁柱。

通常采用梁柱直连方式，也可对梁与悬臂做拼连处理，采用梁与悬臂拼连方式时要做到构件的精细制作。

翼缘产生的受弯承受力应高于梁塑性受弯力的120%，而腹板产生的受剪承受力应不低于梁端剪切力的130%[2]。

同时，梁柱连接节点要做好抗震设计，需应用全熔透焊缝技术对柱及梁翼缘连接点的加劲肋进行合理设置，并且还需在腹板角处设置呈扇形切角。

如果梁全截面塑性模量为翼缘的七成以上，腹板及柱连接应设置为两排以上。

2.1.2科学设计次梁与主梁连接节点主梁与次梁连接时，可设计成构造简单、安装便捷的柔性连接节点。

次梁的连续梁连接时则可应用刚性连接节点，如此能够节约钢材料用量，并实现次梁挠度的有效降低。

应用柔性连接方式连接主次梁节点时，需以次梁剪力设计为依据，并将连接偏心导致的附加弯矩纳入考量，但可忽略主梁的受扭情况。

抗震设计时，应将侧向支撑构件设置于节点塑生区段内的钢结构框架横梁下翼缘处，以此避免框架横梁发生侧向屈曲现象。

因梁的上翼缘与楼板相连，为实现对两根横梁的有效支撑，应将侧向隔撑设置于两个相互垂直的主梁下翼缘处。

2.1.3加强柱脚设计2.1.3.1埋入式柱脚的设计埋入式柱脚是指结合要求在钢筋混凝土基础或基础梁中固定钢柱，而后再浇筑混凝土，以此构建刚性固定基础。

埋入式柱脚设计时，柱轴心压力、弯矩应由混凝土中埋设的柱脚底板及焊接于翼缘之上的栓直接向钢筋混凝土基础或基础梁传导，通过柱翼缘向混凝土传递弯矩，利用混凝土中所埋设钢柱的翼缘及混凝土承压力传送柱脚水平剪力，无需将埋入的柱脚及混凝土摩擦力、粘结力纳入考量。

2.1.3.2外包式柱脚设计此种柱脚是指利用钢筋混凝土包裹柱脚。

H型钢柱包脚高度应介于柱截面高度的220%与270%之间，钢柱柱脚底板是向钢筋混凝土基础或基础梁传送轴力压力的主要结构，钢柱翼缘抗剪栓钉可将弯矩传导给钢筋混凝土，而后再依次传导给基础及基础梁[3]。

而底板及混凝土间的摩擦力则由水平剪力抵消一部分，而后由包脚混凝土、水平箍筋共同承担剩余的摩擦力。

2.1.3.3外露式柱脚设计此种柱脚设计时，是通过柱脚底板、锚栓两个结构向基础传导钢柱的轴力、弯矩以及剪力。

底层钢柱塑性铰未构建完成之前，底板及锚栓不可出现屈曲或屈服现象，也要避免基础因受压出现损伤。

外露式柱脚设计构造并不复杂，然而其刚性获取较为困难，因而露出式柱脚设计时需要设置加劲肋或锚栓支撑托板。

2.2钢结构设计要点2.2.1深入分析钢结构适用性建筑钢结构设计前，需要了解工程项目情况，做好周边情况分析，进而科学设置钢结构，增强钢结构设计的适应性。

通常在车间厂房等规模较大的建筑设计中，或是建筑具备较高的抗震性能要求时，可以设计为钢结构。

钢结构设计时，需要设计可操作性强的设计方案，同时还要把握施工经济性原则，以此有效降低钢结构的设置成本，保障施工单位的经济效益。

2.2.2优选钢结构类型并合理布局钢结构建筑设计施工中常用形式有轻型门式钢架、网架以及钢框架等多种钢结构形式。

建筑结构设计施工实践中应结合施工条件合理选择。

若为大跨度建筑需选用网架钢结构形式，若建筑具备高抗震要求则需应用SRC钢骨混凝柱或钢筋混凝土结构形式。

钢结构类型设计时，需要将建筑建设场地的环境条件纳入考量，应按照国家标准及规范规定，充分考虑当地的风荷载及雪荷载。

如果建筑结构跨度较大，则需设置拉索或支撑物，以避免建筑坍塌。

应综合分析建筑受力情况、合理选择钢结构形式，以确保钢结构受力可均匀分布。

2.2.3选择适合的钢结构体系建筑层高不足6层时，可应用框架支撑结构体系，若是超过6层，则需选用框架剪力墙或框架支撑两种结构体系[4]。

钢结构框架结构包含三种框架柱，一是钢骨混凝土柱，二是H型钢柱，三是钢骨与钢管混凝土柱。

第三种在小规模高层建筑中较为适用，利于节约施工材料。

但此种钢结构体系不适用于高抗震要求的钢结构建筑。

应结合建设地条件、建筑特点详细分析与确定建筑钢结构体系，进而保证体系选用的科学性。

2.2.4严格控制建筑钢结构截面钢结构类型、体系是建筑结构设计的关键点，除此之外，还要加强构件截面的估算。

估算内容共有三个方面，一是建筑物梁柱，二是支撑尺寸，三是构件形状。

构件截面估算过程中，需要合理设置钢结构梁柱的形状，并对翼缘尺寸进行估算，并确定支撑件的大小。

同时，还要对构件截面高度进行估算，并预估出适宜的板件设置厚度。

2.2.5优化钢结构构件设计钢结构设计中，构件设计属于关键环节，设计时要选择适合的构件制作材料，要求所选材料能够满足设计要求，且与国家相关规范及标准相一致。

同时，还要加强构件焊接控制，防止出现构件变形情况。

应以钢结构的结构形式为依据选定焊接参数，并确定坡口尺寸，且要严格检测焊接接头，以免焊接时热量过大而使钢结构出现变形现象。

2.2.6做好钢结构防腐与防火涂装钢结构建筑结构设计时，要求做好防腐或防火性材料涂装设计，以增强钢结构的性能。

结构施工图中应明确钢材的原始腐蚀等级、除锈方法、除锈等级及防腐涂层厚度等；同时，建筑结构设计应根据《钢结构设计标准》(GB50017-2017)》及《建筑钢结构防火技术规范》(GB51249-2017)的相关要求进行防火计算与防火保护设计。

结构施工图中应明确建筑构件的耐火极限、防火涂料类别（膨胀性或非膨胀性）、防火涂料等效热传导系数或等效热阻、防火涂料的技术参数等要求。

防火涂料应具有良好的变形能力和粘结性，在任何阶段均不能开裂、空鼓和脱落，也不能有流坠和乳突现象。

埋入混凝土的钢构件表面、现场焊接处、高强度螺栓摩擦面及构件坡口部位均不许涂刷油漆或有油污。

待现场安装完毕后，再按规范及设计要求补漆。

3.结语钢结构是一种符合建筑需求、利于提升建筑施工水平的建筑结构形式，钢结构的抗震性能极佳，具备更高的强度水平，且具有自重荷载较低、施工操作过程简便等优势，目前在建筑领域应用广泛。

钢结构节点是建筑钢结构设计的重难点所在。

设计实践时，需要做好梁柱连接节点、次梁与主梁连接节点及柱脚节点的设计。

与此同时，还应深入分析钢结构适用性、优选钢结构类型并合理布局、选择适合的钢结构体系、严格控制建筑钢结构截面、优化钢结构构件设计、做好钢结构防腐与防火涂装，进而保障建筑钢结构的合理设计，建造出优质、安全的建筑工程。

参考文献：[1]王园升.建筑钢结构节点分类及设计要点[J].建材与装饰,2018(20):1.[2]柳晓.试论建筑钢结构节点分类及设计要点[J].居舍,2019(34):1.[3]高丽.建筑钢结构节点主要分类及设计要点[J].中国房地产业,2018(14):186.[4]冯双.建筑钢结构节点主要分类与设计要点探讨[J].房地产导刊,2017(35):29.作者简介：陈奇全（1985-7-），男，汉族，四川成都人，本科学历，中级工程师，现任职于四川宏达石油天然气工程有限公司，研究方向：建筑结构设计。