简易钢结构设计软件-钢结构设计简介及简易方法（下）

5.节点设计

连接节点设计是钢结构设计中的重要内容之一，在进行结构分析之前，应充分考虑并确定节点的形式。常见的情况是最终设计出来的节点与结构分析模型中采用的形式不完全一致，这是必须避免的。根据不同的传力特性，节点分为刚性连接、铰接连接和半刚性连接。初学者应选择前两种易于定量分析的形式。

连接方式的差异对结构的影响很大，例如有些刚性节点虽然能够承受弯矩而没有问题简易钢结构设计软件，但会产生较大的转动，不符合结构分析中的假设，导致实际工程变形大于计算数据等不利结果。

连接节点常用两种方法：等强度设计和实际受力设计。初学者为了安全可以选择前者。钢结构设计手册上一般会有焊缝和螺栓连接表格供设计人员查阅，比较方便。也可以利用结构软件的后处理部分自动完成。

具体设计主要包括以下内容：

5.1焊接：规范对焊缝尺寸、焊缝形式有强制性规定，应严格执行。焊条选用应与所连接的金属材料相适应。E43对应Q235，E50对应Q345。Q235与Q345连接时，应选用强度较低的E43，不能选用E50。

焊接设计时不得任意扩大焊缝，焊缝重心应尽量靠近被连接构件的重心，其他参见规范中焊缝结构规定。

5.2 螺栓连接：铆钉连接在建筑工程中很少使用。

普通螺栓抗剪性能较差，可用于次要结构部位。

高强度螺栓应用日益广泛，常用强度等级有8.8s、10.9s两种，按受力特性又分为承压型和摩擦型，二者计算方法不同。高强度螺栓最小规格为M12，常用规格为M16~M30，过大规格螺栓性能不稳定，设计时应慎用。

自攻螺钉多用于板材与薄壁型钢的二次连接，国外在低层墙板住宅中也常用于主体结构的连接。

5.3连接板:其厚度可简单取为梁腹板厚度加4mm,然后校核净截面承载力。

5.4 梁腹板：应校核螺栓孔处腹板的净截面抗剪承载力。对于承压高强度螺栓连接，还应校核孔壁的局部压力。

5.5节点设计必须考虑螺栓安装、现场焊接等施工空间及构件吊装顺序。构件运到现场后不进行安装是初学者常犯的错误。另外还应能方便工人进行现场定位和临时固定。

5.6节点设计还应考虑制造厂的工艺水平，例如钢管连接节点相贯线的切割就需要数控机床等设备来完成。

6. 组件设计

构件设计从材料的选用开始，最常用的是Q235（类似A3）和Q345（类似16Mn）。为了便于工程管理，通常主体结构采用单一钢种。出于经济考虑，也可选用不同强度的型钢组合。当以强度为主导时，可选用Q345；当以稳定性为主导时，宜选用Q235。

在构件设计中，现行规范采用弹塑性方法对截面进行校核，与弹性方法计算结构内力不匹配。

目前的结构软件都提供了截面验证的后处理功能，由于程序技术的进步，有些软件对于验证不通过的构件，可以从给定的截面库中选取较大的截面，并自动重新分析验证，直至通过，如SAP2000。这是常说的截面优化设计功能之一，它为结构工程师减轻了不少工作量。但初学者至少要注意两点：

6.1 软件在做构件（主要是柱子）截面校核时，长度系数有时不符合规范的要求。目前所有程序都不能完全解决这个问题。因此，特别是对于节点连接复杂或变截面的构件，结构工程师应逐一进行校核。

6.2 当不满足上述估算截面时，截面的增加应分两种情况区别处理。

（1）若不满足强度要求，通常要增加截面板件的厚度。若不满足抗弯要求，则要增加翼缘厚度；若不满足抗剪要求，则要增加腹板厚度。

（2）若变形超过极限，则不宜增加板厚，而应增加截面高度简易钢结构设计软件，否则很不经济。

在使用软件前述的自动截面优化设计功能时，很难考虑到上述强度与刚度的区分，事实上，这往往是不合适的。

7.图纸准备

钢结构设计分为设计图和施工详图两个阶段。设计图由设计单位提供，主要是原理图和杆件示意图。施工详图通常由专业的钢结构制造公司制作，根据设计图进行具体的深化设计内容。目前的深化设计程序先进，可以同时完成所有杆件的加工制作。有时也由设计单位编制。由于近年来钢结构项目的增多与设计院缺乏钢结构工程师的矛盾卡通形象，让有设计能力的钢结构公司参与设计图的编制也是很常见的。

7.1设计图纸：是制造厂编制施工详图的依据。深度和内容应完整但不冗余。设计图纸中应将设计依据、荷载数据（包括地震影响）、技术数据、材料选择及材料要求、设计要求（包括制造与安装、焊缝质量检验等级、涂装与运输等）、结构布置、构件截面选择、结构主要节点构造等表达清楚，以利于施工详图的顺利编制，并正确反映设计意图。应列出主要材料。

7.2施工详图：又称加工图或布置图等。深度必须足够，以便于车间直接制造加工。不同的组成单元必须分别绘制，并附有详细的材料清单。

设计图纸及施工详图的内容表达方式、图纸深度的控制目前比较混乱，不同设计单位、钢结构公司之间也存在差异，初学者可以参考别人的优秀设计及相关参考书吉祥物设计，按照规范进行编写。

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