5. 全局参数
在运行钢结构节点设计前,设计人员需要根据项目情况正确设置节点设计相关参数。如图所示,左侧为参数页面,点击不同项时,右侧会显示不同的参数项供修改。首次设计节点时,只需对相关参数进行修改即可,整个项目统一修改。当已经进行节点设计,且模型未修改时,可分别修改各个节点的相关参数,如节点类别等,从而重新进行节点设计。
1. 节点合并参数
利用节点合并参数,在节点设计前根据截面几何尺寸对节点设计结果进行合并,以减少节点数。
勾选节点自动合并选项,程序会对截面相同的节点进行合并,合并的原则是:对于节点类型相同、模板形式相同的节点,对截面尺寸相同的节点数据进行合并,取较大的节点数据,以减少节点数。
勾选合并不同域配筋方式的节点选项,程序会按照较大的节点域合并梁柱节点中截面相同的节点。
勾选合并不同抗震加固方法的梁段选项,程序会尽量使梁柱节点的加固方法尽量相似,并合并加固方法尺寸较大的梁柱节点。
(二)导入导出功能
全局参数页面有“导入、导出、恢复默认”功能,所有参数信息修改后,执行“导出”功能,此时程序在施工图文件夹内生成一个“*.json”全局参数文件,导出的json文件可以作为类似项目参数导入使用。恢复默认将修改后的参数恢复为程序默认参数信息。
(三)计算参数
1.地震调整系数
承载力抗震调整系数按照建筑抗震设计规范第5.4.2条默认设置,用户可以根据需要进行修改。规范8.2.5中节点域承载力抗震调整系数为0.75。
2. 检查强节点和弱部件
按抗震规范8.2.8的要求对强节点和弱构件进行校核,默认“是”则按抗震规范8.2.8中的公式对节点的强节点和弱构件进行校核,选择“否”则不校核强节点和弱构件。
验证极限承载力计算公式时该参数与上部结构前处理参数相联。
a检查钢构件设计资料执行《高速钢规范》JGJ99-2015时,其极限承载力计算所采用的钢构件连接系数应按照《高速钢规范》第8章连接设计要求计算。
b在抗震信息-性能化设计部分检查《钢结构设计标准》(GB50017-2017)时,钢构件的连接系数应按《钢结构设计标准》第17.2节的要求计算。
c 当既未校核《高钢规范》,也未校核性能设计《钢结构设计标准》时,钢构件的连接系数应按《防腐规范》第8.2节的要求计算。
计算内嵌式和外嵌式柱脚极限抗剪承载力Vu,根据高钢规范第8.6.3、8.6.4条规定,必须验算外嵌式和外嵌式柱脚极限抗剪承载力Vu,但高钢规范第8.2.8条中柱脚连接极限承载力中没有对抗剪承载力的要求。程序中,当钢构件设计信息勾选“执行高钢规范JGJ99-2015”时,程序验算柱脚极限抗剪承载力;当不勾选“执行高钢规范JGJ99-2015”时,程序不验算柱脚极限抗剪承载力。但有验算抗弯承载力的要求,但是否真正执行,则由个人经验决定。当柱子超额较大时,节点强钢结构焊缝图例,构件弱,所以节点要求强。
3.抗侧力构件的连接应按等强度连接
抗侧力构件连接均采用等强度连接。在梁柱节点设计中是否采用等强度设计,包括等强度弯曲设计和等强度弯曲与剪切设计。等强度弯曲设计即取钢梁的弯曲承载力进行节点设计,剪力按内力计算。当采用等强度弯曲与剪切设计时,节点设计时取钢梁的承载力。
a 不等强度:按实际计算内力进行设计
b.抗弯强度:按截面抗弯能力设计
【说明:当连接采用等强度设计时,连接设计所采用的组合内力即为被连接构件的承载力。即连接设计结果与被连接构件的内力无关,而与其截面大小有直接关系。
程序采用的等强度连接方法为:当弯曲承载力相等时,端部内力可表示为:当弯曲承载力相等时,M=φ*w*fy
剪力、轴力按实际内力选取或按具体规定获取。
φ—等强度折减系数(该系数值可在节点设计参数中的总设计信息中填入)[W]全截面抵抗弯矩
c 剪切和弯曲强度相等
(四)连接参数
连接参数主要用于修改螺栓参数信息,包括高强度螺栓的选用、普通螺栓的选用以及安装螺栓的规格等。
设计人员根据工程需要选择高强螺栓和普通螺栓的等级、类型、直径,若选择摩擦型高强螺栓,需选择“采用摩擦型高强螺栓的构件连接面处理方法”。
喷硬质石英砂或铸钢角砂 0.45
喷丸(喷砂) 0.4
除锈 0.35
对接焊缝等级:《钢结构设计标准》11.1.6规定了焊缝的等级;
梁腹板单块连接板在远端:仅修改单块板的位置在腹板两侧,对设计没有影响。
螺栓排列(参数中取消)
您可以选择“按标准化排列”或“按最少螺栓数排列”。“按标准化排列”是指在规范规定的间距和边距条件下,每列螺栓按照最小或最大数量排列,可以减少排列次数,从而减少节点合并次数。“按最少螺栓数排列”采用最小化螺栓数量的智能排列,排列次数多,合并后的节点组数也多。
(五)节点域参数
梁柱连接节点域验算依据《钢结构设计标准》第12.3节节点域承载力验算和《抗震规范》第8.2.5-2条节点域屈服承载力验算进行。
当柱节点域校核不满足设计要求时,可以在此页面设置加固方式及相关参数。
对于H型钢柱,程序自动采用焊接加固板进行加固;
箱形截面柱、圆管截面柱均采用局部加厚板材进行加固;
焊接 H 型柱可以通过局部加厚腹板或焊接加固板来加固。
“单面配筋最大配筋板厚度”用于控制H型钢柱配筋方式,当所需配筋板厚度小于或等于控制厚度时,采用单面配筋,否则采用双面配筋,此处可手动修改最大厚度值。16G519 P19有图例
“柱腹板最大加厚厚度”用于控制焊接组合H型柱的加固方式,当局部加厚超过给定值时,程序自动通过焊接补强板进行加固。
防腐规范8.3.5及条款描述对加固措施有具体要求
(六)梁柱参数
1.基本参数
梁、柱刚性连接时的设计方法:
在精确设计方法中,弯矩由翼缘和腹板承担,剪力由腹板承担。
常见的设计方法:翼缘承受全部弯矩,腹板承受全部剪力。
程序自动确定翼缘塑性模量与全截面塑性模量的比值,当比值小于0.7时,采用精确设计方法;当比值大于等于0.7时,采用普通设计方法。
梁腹板弯矩分布系数
梁柱刚接设计时,采用精确设计方法,此时腹杆同时承受剪力和弯矩,弯矩按腹杆与全截面惯性矩之比计算,如需减小腹杆承受的弯矩,可填写此参数。此参数仅适用于梁柱连接翼缘焊接腹杆采用连接板方式的节点形式。
梁截面位置
主要用于框架结构中柱上有变截面梁连接的情况,可选择柱边和柱中心,默认取柱边,以验算柱边连接的变截面梁截面,方便验算和通过抗震承载力。
节点抗震计算的目的是要求强节点、弱构件,实际上当框架梁采用变截面梁时,相当于对端部进行加强,如果抗震计算的极限承载力取自构件柱,容易导致抗震计算不合格,所以程序增加了此参数。
对应抗力规范8.2.5-2公式,强节点、弱构件的概念比较容易验证。(这里有一个问题,强柱弱梁的验证不容易通过。)
2. 抗震加固
梁柱刚接节点梁端加固节点加固方法:
按抗震规范第8.2.8条对梁柱节点进行极限承载力验算时,若节点连接不满足要求,则需对梁端进行加固,加固依据为抗震规范第8.3.4/8.3.5条的描述
用户可选择“加楔形盖板”、“直接加宽梁翼缘”、“加腋”、“加矩形盖板”等方式。
若选择“直接加宽梁翼缘”方式,则需选择“直接加宽翼缘”、“焊接板加宽翼缘”或“胀接翼缘加宽梁翼缘”。
程序会优先选择用户选择的方法进行加固,若当前类型不能满足抗震验算要求,则程序会依次选择其他方法,直到满足要求或均不符合要求。
盖板加固时,梁翼缘加盖板厚度可以大于柱翼缘厚度。此参数符合《钢结构连接节点设计手册》(第二版)8-136梁柱连接施工要求,盖板厚度应小于钢梁翼缘厚度,且不小于6mm。盖板厚度加梁翼缘厚度应小于柱翼缘厚度。程序默认梁翼缘加盖板总厚度可以大于柱翼缘厚度,经校核输出符合要求的盖板厚度。不勾选时,程序判断不满足此项时,将选择其他加固方法。
以上节点加固方式为必选,默认值为“否”,当所选加固方式不符合要求时,程序会依次选择其他方式。选择“是”时,如果所选加固方式不符合要求,程序会显示红色提示。
按照“16G519”图集进行梁柱节点抗震配筋设计,程序默认“是”,按照“16G519”图集配筋尺寸进行设计,如果选择“否”,则程序按照“01SG519”图集配筋尺寸进行设计。
3. 铰接节点
梁腹板到柱边缘的距离用于设置梁、柱铰接时,梁腹板到柱边缘的距离。
4. 刚连接的节点
梁腹板至柱边距离
梁腹板到柱边缘的距离用于设置梁、柱刚性连接时,梁腹板到柱边缘的距离。
梁翼缘至柱边距离
梁翼缘至柱边距离用于H型柱弱轴与梁刚性连接时,梁翼缘至柱边的距离。
腹板倒角半径
当梁翼缘需要采用对接焊缝连接时,需要将梁端腹板与翼缘的连接处进行切割,此参数用于设置切割角的半径,如下图所示。
梁翼缘宽度斜度
梁翼缘宽度的斜率用于工字柱弱轴与梁刚性连接时,若梁翼缘宽度小于柱腹板高度,则需要采用变宽度连接板连接梁翼缘。用户可以通过设置“工字柱弱轴与梁刚性连接时翼缘到柱边的距离”和“工字柱弱轴与梁刚性连接时翼缘宽度的斜率”来控制,若两项都勾选,程序会自动取两者中较大的值。
梁截面变化点至柱边缘的距离
用于在设置梁柱节点设计时,当梁端部需要局部抬高腹板时,设置梁截面变化点到柱边缘的距离。
短梁节点:梁柱节点采用悬臂短梁连接方式连接时,悬臂短梁位置距柱中心的最小距离采用短梁节点。
框架梁的拼接位置一般设置在梁内力的拐点处,这样拼接内力较小,只要保证拼接连接板及母材的强度即可。梁的拼接位置距柱截面中心的距离可按梁跨度的1/10或梁高的2倍中的较大值确定。
5. 其他
梁柱连接腹板单连接板位于梁远端:
该选项用于连接单个连接板位于梁腹板的哪一侧。
梁柱连接处加劲肋的最小间距
若两侧均有梁与柱刚性连接,且梁高不同,则梁柱连接节点处加劲肋的形式需根据梁高差确定。“梁柱连接处加劲肋最小间距Δh”是指当梁高差超过Δh时,需设置3条加劲肋,否则高度较小的梁腹板需加固(腹板需局部加高)。
对应阿特拉斯16G519 P18
顶柱延伸距离
顶柱与梁刚性连接时柱伸出梁的距离用于设置顶柱与梁刚性连接时柱伸出梁的距离。
钢管柱环板最小宽度
当圆管柱与工业梁的刚接节点采用短梁翼缘焊接腹板双板螺栓连接时,若输入0,程序取值为0.7bf(bf为梁翼缘宽度),否则按实际输入值取环板最小宽度。
箱形柱加劲肋采用贯通式隔板
框架梁与箱形柱连接节点增加“横隔板贯通”连接钢结构焊缝图例,勾选“箱形柱加劲肋采用贯通横隔板”,程序会按照“16G519”梁柱横隔板贯通连接大样例进行节点设计校核及节点详图绘制。是否采用此形式与钢柱壁厚、梁翼缘壁厚有关。16G519 P13
(七)主、次波束参数
1. 刚连接设计方法
在精确设计方法中,弯矩由翼缘和腹板承担,剪力由腹板承担。
常见的设计方法:翼缘承受全部弯矩,腹板承受全部剪力。
程序自动确定翼缘塑性模量与全截面塑性模量的比值,当比值小于0.7时,采用精确设计方法;当比值大于等于0.7时,采用普通设计方法。
梁腹板弯矩分布系数
梁柱刚接设计时,采用精确设计方法,此时腹杆同时承受剪力和弯矩,弯矩按腹杆与全截面惯性矩之比计算,如需减小腹杆承受的弯矩,可填写此参数。此参数仅适用于梁柱连接翼缘焊接腹杆采用连接板方式的节点形式。
2. 验证连接时考虑偏心:
连接校核时考虑偏心。根据《连接节点设计手册》公式8-30,计算主、次梁铰接节点时,螺栓力应考虑偏心弯矩的影响。但偏心较大时,偏心弯矩也较大,此时需要增加螺栓柱数量,螺栓柱数量的增加也会导致偏心增大,偏心弯矩又会增大。因此,考虑偏心时,对于偏心较大的情况,螺栓校核很难满足要求。根据要求,程序增加了一个参数,用于确定主、次梁铰接节点设计时是否考虑偏心。勾选时,主、次梁铰接节点设计时考虑偏心。不勾选时,主、次梁铰接节点设计时不考虑偏心的影响。
标准来源:高速钢规范8.3.9及条款解释
3.施工参数
次梁与主梁间隙
次梁与主梁间隙用于铰接时次梁与主梁翼缘及腹板间的间隙,刚性连接时次梁腹板与主梁间的间隙。
主梁加劲肋的倒角尺寸及主梁加劲肋与腹板、翼缘连接的内侧倒角尺寸。
腹板角半径是次梁与主梁刚性连接的腹板角尺寸,一般为半径为35mm的圆弧角。
8.柱基参数
柱底板锚栓直径需要输入程序定义的值,设计时优先采用指定的锚栓直径,当调整后的底板尺寸不能满足设计要求时,程序会自动增大锚栓直径,重新设计。
根据《钢结构连接节点设计手册》第四版第341页第8-87条规定,承受拉力的锚栓直径一般在30~76mm范围内,不宜小于30mm。锚栓直径程序默认值为36,用户可根据需要自行调整。根据《钢结构连接节点设计手册》第四版第337页第8-77条规定,铰接柱脚的锚栓直径一般在20~42范围内,不宜小于20mm。结构锚栓直径程序默认值为24mm。根据8-103条规定,预埋、外置锚栓一般可在20~42范围内使用,不宜小于20mm。
地脚螺栓紧固螺母数量:两个,供图纸参考,节点设计手册要求双螺母紧固。
锚钢等级:用于锚设计。
底板锚孔直径:默认为锚孔直径加6mm。
垫块锚栓孔径:默认为锚栓直径加2mm。
垫块厚度:默认为底板厚度乘以厚度系数0.6,可修改相应系数,铰接柱脚及内嵌外包柱脚垫块厚度与底板厚度相同,16G519规定垫块厚度为0.4-0.5d,不小于20mm
锚栓边距用于确定垫板宽度。默认值为垫板锚栓孔直径 + 2x20。垫板不需要边距。
柱底板与柱底焊接连接方法:
箱形柱与钢管柱采用对接焊缝;
工字型柱可选择以下三种方式:对接焊缝;角焊缝;翼缘对接焊缝、腹板角焊缝。
底板无需设置加劲肋的最大悬臂长度:当底板悬臂长度小于此值时,相应方向不设置加劲肋。李合华《钢结构节点设计手册》8-71 P283有悬臂长度计算公式
底板计算长度外附加长度:指根据柱底座内力所确定的底板尺寸以外的底板附加长度和宽度。
圆形钢管柱底板类型:根据设计要求采用方形或圆形。
圆形钢管柱脚锚栓布置:根据设计要求选择矩形或圆形。
柱基础混凝土等级:设置柱基础底部混凝土强度等级。
弯曲柱基础混凝土压应力计算方法:a.按刚性平面截面假设计算b.按混凝土非线性弹性计算
外露柱底座剪力键钢设置:选择剪力键钢类型并指定最小埋置深度。
极限承载力控制校核:
以裸露柱脚与基础连接处极限承载力验算作为设计是否通过的判断条件:抗震设计时,是否以《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第8.2.8条柱脚与基础连接处极限承载力验算作为设计是否通过的判断条件。根据经验,是否执行
钢柱嵌入基础深度或外高(柱截面高度的倍数):钢柱嵌入基础深度或外柱脚钢筋混凝土脚外高,当输入值小于10时,钢柱嵌入基础深度或外高为钢柱截面高度的对应倍数。
预埋外柱脚螺栓直径默认值为16mm,程序中取值范围为16、19、22mm。16G519 P59 P61 螺栓施工要求 19G522 P47 有螺栓直径选择表
预埋柱底座钢柱翼缘外侧保护层厚度默认为250mm。
外柱底座钢柱翼缘外保护层厚度默认为180mm。
预埋柱底座钢筋混凝土保护层厚度默认为30mm。
柱脚外部钢筋混凝土保护层厚度默认为30mm。
预埋柱脚、外包柱脚配筋等级:纵向主筋等级有HRB335、HRB400、HRB500、CRB550,默认为HRB400;箍筋等级有HPB300、HRB335、HRB400、HRB500、CRB550,默认为HPB300。
外置柱脚、内嵌柱脚 16G519 P39-40 钢结构设计标准12.7.7-12.7.10
(九)柱拼接参数
全局参数中的“柱拼接参数”读取“导入”菜单中的“柱拼接参数”,全局参数中的“柱拼接参数”可选择设计方法为等强度设计或实用设计。16G519 P8-10