2016年一級結構工程師《專業(yè)考試》重點：第七講　節(jié)點設計

　　連接節(jié)點的設計是鋼結構設計中重要的內容之一。在結構分析前，就應該對節(jié)點的形式有充分思考與確定。常常出現(xiàn)的一種情況是，最終設計的節(jié)點與結構分析模型中使用的形式不完全一致，這必須避免。按傳力特性不同，節(jié)點分剛接，鉸接和半剛接。初學者宜選擇可以簡單定量分析的前兩者。常用的參考書[2]有豐富的推薦的節(jié)點做法及計算公式。

　　連接的不同對結構影響甚大。比如，有的剛接節(jié)點雖然承受彎矩沒有問題，但會產生較大轉動，不符合結構分析中的假定。會導致實際工程變形大于計算數(shù)據(jù)等的不利結果。

　　連接節(jié)點有等強設計和實際受力設計兩種常用的方法，初學者可偏安全選用前者。設計手冊[2}中通常有焊縫及螺栓連接的表格等供設計者查用，比較方便。也可以使用結構軟件的后處理部分來自動完成。

　　具體設計主要包括以下內容：

　　1.焊接：對焊接焊縫的尺寸及形式等，規(guī)范有強制規(guī)定，應嚴格遵守。焊條的選用應和被連接金屬材質適應。E43對應Q235，E50對應Q345. Q235與Q345連接時，應該選擇低強度的E43，而不是E50.

　　焊接設計中不得任意加大焊縫。焊縫的重心應盡量與被連接構件重心接近。其他詳細內容可查規(guī)范關于焊縫構造方面的規(guī)定。

　　2.栓接：

　　鉚接形式，在建筑工程中，現(xiàn)已很少采用。

　　普通螺栓抗剪性能差，可在次要結構部位使用。

　　高強螺栓，使用日益廣泛。常用8.8s和10.9s兩個強度等級。根據(jù)受力特點分承壓型和摩擦型。兩者計算方法不同。高強螺栓最小規(guī)格M12.常用M16～M30.超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定，設計中應慎重使用。

　　結構上的作用

　　一、作用的定義

　　施加在結構上的集中力或分布力，或引起結構外加變形或約束變形的原因，都稱為結構上的作用，簡稱作用。

　　結構上的作用有直接作用與間接作用兩種。

　　結構構件自重，樓面上的人群、物品、設備的重力，風和雪等都是直接作用在結構上的力，稱為直接作用或荷載。

　　溫度變化、結構材料的收縮或徐變、地基變形、地震等都會使結構產生外加變形或約束變形，但它們不是直接以力的形式出現(xiàn)的，故稱為間接作用。

　　二、作用的分類

　　作用按其隨時間的變異，分為永久作用、可變作用、偶然作用三類。

　　兩類極限狀態(tài)

　　一.結構的功能要求——結構和構件在規(guī)定的時間內，應滿足以下四項預期的功能要求，

　　(1)能承受在正常施工和正常使用時可能出現(xiàn)的各種作用;

　　(2)在正常使用時具有良好的工作性能;

　　(3)在正常維護下具有足夠的耐久性;

　　(4)在偶然事件(如爆炸、撞擊、火災等)發(fā)生時和發(fā)生后，仍然保持必需的整體穩(wěn)定性。

　　上述一、四項是指結構的安全性，二、三項分別指結構的適用性和耐久性

　　二.結構的可靠性——是結構安全性、適用性和耐久性的概稱，即指結構在規(guī)定的時間內(即設計基準期)，在規(guī)定的條件下(結構的正常設計、施工、使用和維護條件)，完成預定功能(如強度、剛度、穩(wěn)定性、抗裂性、耐久性等)的能力。

　　三.設計基準期——進行結構可靠性分析是，考慮各項基本變量與時間關系所取用的基準時間。我國取結構的設計基準期為50年，特殊建筑可以例外。

　　(需說明的是，當建筑結構的使用年限到達或超過設計基準期后，并不意味該結構不能再使用了，而是指它的可靠性水平將逐漸降低。)

　　四.結構的極限狀態(tài)——整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設計規(guī)定的某一功能要求，則此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。

　　我國《標準》將結構的極限狀態(tài)分為以下兩類：

　　(1) 承載能力極限狀態(tài)——對應于結構或結構構件達到了最大承載能力，或者產生了不適于繼續(xù)承載的過大變形。此與結構的安全性相當應。