钢结构节点老踩坑?245页图集把柱脚、梁柱、网架的做法全画好了

钢结构节点老踩坑?245页图集把柱脚、梁柱、网架的做法全画好了-规范图集|经验交流-金瓦刀
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20260729190517963-(已压缩)金瓦刀钢结构结构节点构造设计图集设计师必会100个节点设计CAD节点3D示意图实景图片_1 钢结构节点构造设计图集 · 全章解读 | 金瓦刀.锋言锋语
金瓦刀·锋言锋语 · 全章解读

钢结构节点构造设计图集
设计师必会100个节点设计

我以第一视角,逐章逐节拆解这本245页的钢结构节点构造图集——从柱脚到屋盖,从焊接到螺栓,从CAD图到实景照片,把200多个常用节点构造一次讲透。

📚 原著:白巧丽 主编 🏢 机械工业出版社 📄 全书三章 · 十四节 📏 200+ 节点构造
Chapter 01

钢结构基础知识

标准规范 · 识图方法 · 焊缝符号 · 连接方式——入行第一课

翻开这本图集的第一章,我意识到它并没有急着画节点,而是先帮我把”地基”打好。这一章只有四节,篇幅不长,但每一节都是后面所有节点设计的底层逻辑。我把它当作自己重新梳理钢结构知识体系的一次机会。

1钢结构工程施工常用的标准、规范

做钢结构设计,最怕的就是”凭经验画、凭感觉改”。我在这一节里重新过了一遍书中列出的30部标准规范,从设计、施工、验收到材料、焊接、检测,几乎覆盖了钢结构工程全生命周期的每一个环节。

我把它们按用途归了类,方便自己随时查阅:

设计与荷载类

  • GB 50017—2017《钢结构设计标准》——这是钢结构设计的”宪法”,所有节点构造的力学依据都从这里来。
  • GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》——风荷载、雪荷载、楼面活荷载,节点设计前必须先算清荷载。
  • GB 50135—2019《高耸结构设计标准》——做塔桅、烟囱这类高耸结构时绕不开。

施工与验收类

  • GB 50205—2020《钢结构工程施工质量验收标准》——我每次做完深化设计,都要对照这本标准检查节点是否满足验收要求。
  • GB 50755—2012《钢结构工程施工规范》——施工工序、安装偏差、临时固定,全在这里。
  • GB 50300—2013《建筑工程施工质量验收统一标准》——各专项验收的”总纲”。
  • GB 50550—2010《建筑结构加固工程施工质量验收规范》——改造加固项目的验收依据。

焊接与检测类

  • GB 50661—2011《钢结构焊接规范》——焊接工艺评定、焊工考试、焊缝质量等级,这本是焊接节点的”操作手册”。
  • GB/T 324—2008《焊缝符号表示法》——图上的焊缝标注全按这个来,后面第三节会专门讲。
  • GB/T 2650/2653/2654—2008 焊接接头冲击、弯曲、硬度试验方法——焊缝质量检验的三把”尺子”。
  • GB/T 3323.1—2019 焊缝无损检测射线检测——X射线和伽玛射线胶片技术,内部缺陷无处遁形。
  • GB/T 50621—2010《钢结构现场检测技术标准》——竣工后现场抽检的依据。
  • JGJ/T 27—2014《钢筋焊接接头试验方法标准》——涉及钢筋与钢板焊接时参考。

材料与连接件类

  • GB/T 700—2006《碳素结构钢》、GB/T 699—2015《优质碳素结构钢》——Q235、Q345(现Q355)的化学成分和力学性能。
  • GB/T 709—2019 热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差——选材时下料尺寸的依据。
  • GB/T 1228/1229—2006 钢结构用高强度大六角头螺栓及螺母——高强螺栓连接的”标配”。
  • GB/T 196/197 普通螺纹基本尺寸与公差——螺栓孔设计时查用。

焊材与防腐类

  • GB/T 10045—2018 非合金钢及细晶粒钢药芯焊丝、GB/T 12470—2018 埋弧焊用焊丝焊剂组合、GB/T 17493—2018 热强钢药芯焊丝——焊材选型的三本”目录”。
  • JB/T 6046—1992 碳钢、低合金钢焊接构件焊后热处理方法——厚板焊后消应力处理。
  • GB/T 50046—2018《工业建筑防腐蚀设计标准》——化工、冶金厂房的防腐设计。

脚手架与临时用电类

  • JGJ 46—2005《施工现场临时用电安全技术规范》、JGJ 130—2011 扣件式钢管脚手架、JGJ 166—2016 碗扣式钢管脚手架——施工安全防护的”三件套”,第三章还会再展开。
💡 我的体会

以前我总觉得规范是”查的时候才翻”的东西,但重新通读一遍目录后发现,很多节点构造的限值(比如锚栓长度≥25d、加劲肋厚度≥16mm)其实都直接来自这些规范。把规范编号和节点做法对应起来记忆,画深化图时心里才有底。


2钢结构识图

这一节讲的是”怎么把一套施工图读懂”。书中把识图的目的归纳为三件事,我深以为然:

  1. 工程量的统计与计算。虽然现在有各种算量软件,但软件对图纸精准性要求极高,一旦施工图有变更,还是得回到图样上人工核算。况且很多施工单位并没有普及这些软件,手工算量依然是基本功。
  2. 结构构件的材料选择和加工。钢结构和混凝土结构不同,大部分构件在加工厂预制完成,再运到现场安装。所以我需要根据施工图明确每根构件的材质、截面、组成,然后在加工厂把施工图进一步分解为”分解图样”,按分解图样下料加工。
  3. 构件的安装与施工。现场拼装和吊装,必须能识读图样上的定位信息、连接方式和安装顺序。

识图的步骤与方法

书中给出了四步识图法,我把它理解为”从宏观到微观”的递进过程:

  1. 阅读施工图总说明——了解设计师意图,清楚建筑整体功能、空间划分和关键尺寸。
  2. 研究结构施工图——掌握结构体系组成,明确主要构件类型和特征,搞清楚构件之间的连接做法、主要结构材料和尺寸,特别注意特殊构造做法。
  3. 对照构件编号识读详图——通过构件详图明确具体制作方法和连接节点的详细做法,复杂构件还需要板件制作详图。
  4. 阅读设备施工图——明确设备安装位置和方法,必要时把两个或多个专业的同一部位施工图放在一起对照识读。

识图的注意事项

  • 施工图是按投影原理绘制的,看图前必须掌握正投影的基本规律,熟悉建筑物的基本构造。
  • 图上有大量图例符号和文字说明,必须记住常用符号的含义——比如焊缝符号、螺栓图例、截面标注等。
  • 读图要从粗到细、从大到小。先通览一遍理解概况,再细看总设计说明和基本图样,最后深入构件图和详图。
  • 一套施工图由多个工种的许多张图样组成,各图样之间互相配合、紧密联系,要有联系地、综合地看图。
  • 结合实际看图——有条件就去现场对照实物,实践、认识、再实践、再认识,掌握得最快。
🔧 技术要点

我在实际工作中总结了一个习惯:拿到一套新图,先用半天时间只看”总说明+平面布置图+典型节点”,在脑子里建立起三维模型后,再逐根构件去对详图。这比一上来就扎进详图里效率高得多。


3常见焊缝的表示方法

焊缝是钢结构节点的”灵魂”。这一节系统整理了GB/T 324—2008《焊缝符号表示法》中的基本符号、组合符号和补充符号,我把它当作手边的速查表来用。

基本符号(表1-1)

基本符号表示焊缝横截面的基本形式或特征,书中列出了20种,我挑最常用的记在这里:

序号名称特征描述
1卷边焊缝卷边完全熔化,用于薄板对接
2I形焊缝不开坡口的对接焊缝,板厚≤6mm时常用
3V形焊缝单面V形坡口,最常用的对接形式
4单边V形焊缝一侧开坡口,用于T形接头
5带钝边V形焊缝V形坡口底部留钝边,防止烧穿
6带钝边单边V形焊缝单侧V形+钝边
7带钝边U形焊缝U形坡口+钝边,厚板对接首选
8带钝边J形焊缝J形坡口,单侧厚板连接
9封底焊缝在焊缝背面施焊,保证根部熔透
10角焊缝T形接头、搭接接头的主力焊缝
11塞焊缝/槽焊缝在孔或槽内施焊,用于板件贴合连接
12点焊缝电阻点焊,薄板连接
13缝焊缝连续电阻缝焊
14陡边V形焊缝坡口角度较小的V形
15陡边单V形焊缝单侧陡边坡口
16端焊缝在板件端部施焊
17堆焊缝表面堆焊,用于耐磨修复
18-20钎焊类平面连接、斜面连接、折叠连接

基本符号的组合(表1-2)

标注双面焊焊缝时,基本符号可以组合使用。书中列出了五种组合形式:双面V形焊接(X形)、双面单V形焊接(K形)、带钝边的双面V形焊接、带钝边的双面单V形焊接、双面U形焊缝。我在画柱脚底板与柱身的连接时,经常用到X形和K形组合焊缝。

补充符号及说明(表1-3)

符号名称说明
平面焊缝表面通常经过加工后平整
凹面焊缝表面凹陷
凸面焊缝表面凸起
圆滑过渡焊趾处过渡圆滑,减少应力集中
M永久衬垫衬垫永久保留
MR临时衬垫衬垫在焊接完成后拆除
三面焊缝三面带有焊缝
周围焊缝沿工件周边施焊,标注在基准线与箭头线交点处
现场焊接在现场焊接的焊缝(区别于工厂焊)
尾部尾部符号可以表示所需的补充信息
💡 我的体会

焊缝符号看起来简单,但真正在图上标对并不容易。我犯过的一个典型错误是:把”现场焊接”符号漏掉了,结果加工厂把本该现场焊的节点在工厂就焊死了,到现场才发现安装不上去。从那以后,我每次出图都会专门检查一遍”周围焊缝”和”现场焊接”这两个符号。


4钢结构连接方式

钢结构通常由钢板、型钢通过组合连接成为基本构件,再通过安装连接成为整体结构骨架。连接在钢结构中占有极其重要的地位。书中把常用连接方法归纳为三大类,并梳理了它们的发展脉络:

🔥 焊缝连接 19世纪下半叶出现
现代钢结构最主要的连接方式
🔩 铆钉连接 19世纪20年代开始采用
刚度大、传力可靠
🔧 螺栓连接 18世纪中叶最早使用
21世纪高强螺栓大发展

焊缝连接

焊缝连接是现代钢结构中最主要的连接方式,属于刚接(可以承受弯矩)。除了直接承受动力荷载的结构和超低温状态外,均可采用焊缝连接。

  • 优点:构造简单,能连接所有形状的结构,一般无须拼接材料,能实现自动化操作,生产效率较高。
  • 缺点:焊缝质量易受材料和操作的影响,对钢材性能要求较高;焊接残余应力和变形需要控制。

铆钉连接

铆钉连接需要先在构件上开孔,孔直径比钉直径大1mm,将钉加热至900~1000℃后用铆钉枪打铆。

  • 优点:刚度大,传力可靠,韧性和塑性较好,质量易于检查。
  • 缺点:施工技术要求高,劳动强度大,施工条件恶劣,施工速度慢。现在新建工程已很少采用。

螺栓连接

螺栓连接分为普通螺栓连接高强度螺栓连接两大类。普通螺栓又分C级螺栓(粗制螺栓)和A、B级螺栓(精制螺栓)。

  • C级螺栓:直径与孔径相差1.0~1.5mm,便于安装;但螺杆与钢板孔壁接触不够紧密,螺栓不宜受剪。
  • A、B级螺栓:栓杆与栓孔的加工都有严格要求,受力性能较C级好;但费用较高。
  • 高强度螺栓:分摩擦型和承压型,通过预拉力使板件间产生摩擦力传力,是目前现场安装连接的主流方式。

此外,薄壁轻钢结构中还经常采用射钉、自攻螺钉和焊钉等连接方式。

🔧 技术要点

在我做过的多层框架项目中,工厂内以焊缝连接为主(坡口全熔透对接焊),现场安装以高强度螺栓摩擦型连接为主。这种”工厂焊、现场栓”的组合模式,既保证了焊接质量可控,又解决了现场高空焊接的困难,是目前最主流的做法。

Chapter 02

钢结构节点构造

十节 · 200+节点 · CAD图+三维图+实景照片——全书核心

第二章是全书的核心,占了将近220页的篇幅,从柱脚一路讲到钢梯,涵盖了钢结构建筑中几乎所有常见的节点类型。书中每个节点都配了三种图:CAD平面/剖面图、三维示意图、现场实景照片。这种”三视图”式的表达方式,让我在理解节点构造时不再需要凭空想象,空间感一下子就建立起来了。

柱脚节点

柱脚是钢柱与基础之间的”桥梁”,它要把柱底的轴力、弯矩和剪力安全可靠地传递给基础。书中从标准做法讲起,逐步展开到各种截面形式的柱脚构造,我数了一下,光柱脚节点就给了将近30个图。

柱脚标准做法(图2-1至图2-3)

书中首先给出了柱脚标准通用做法(图2-1),适用于大多数常规工况。我注意到几条关键注释:

  • 柱脚加劲板均为16mm厚,节点详细尺寸应依据深化详图进行。
  • 未注明的构件钢材均为Q345B(现为Q355B),锚栓、板件连接焊缝均为坡口熔透焊
  • 焊缝编号和形式依据为16G519《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》。
  • 柱脚均为外露柱脚,地脚螺栓均为Q345B,具体做法由选型设计确定。

钢柱脚参数(表2-1)

钢柱规格Lx/mmLy/mm螺栓底板孔垫板孔t/mmb/mm
HW200×20060 单列20M24φ36φ2620(3层或以下)80
HW250×250 / HW244×2526060M24φ36φ2620/30(3层以上)80
HW300×300 / HW344×3487570M30φ45φ3225/30(3层以上)100
HW350×350 / HW400×4008080M30φ45φ3230/40(3层以上)100
HW400×408100100M30φ45φ3240(3层以上)100

注:HW200×200钢柱柱脚仅两个螺栓,居中放置,无加劲板。

圆管柱柱脚(图2-4至图2-5)

圆管柱柱脚的标准做法与H型钢柱类似,但底板为圆形,锚栓沿圆周均匀布置。书中给出的示例采用4M24锚栓,底板φ325×12,加劲板厚16mm,锚栓孔φ35。

柱脚刚接与铰接(图2-6至图2-11)

柱脚按受力性能分为刚接柱脚铰接柱脚两大类:

  • 刚接柱脚(图2-6、2-7):柱脚底板与基础之间通过锚栓和抗剪键共同作用,能传递弯矩。H型钢柱示例采用HN450×200×9×14,6M24锚栓,底板-730×25,中部留孔φ26用于灌浆。
  • 铰接柱脚(一)(图2-8、2-9):仅传递轴力和剪力,不传递弯矩。采用HN396×199×7×11,4M24锚栓,L=239mm。
  • 铰接柱脚(二)(图2-10、2-11):适用于圆管柱,采用φ180×5(或φ180×6)圆管,4I20×12加劲肋,L=200mm,安装完毕后围焊。

H形截面柱铰接柱脚构造(图2-12至图2-15)

书中按柱截面大小分为两种形式:

  • 柱截面较小时(图2-12、2-13):h<400mm,采用双螺母+调整螺母,锚栓长度L≥25d,下端做弯钩或锚板,无收缩细石混凝土浇灌密实。
  • 柱截面较大时(图2-14、2-15):h≥400mm,增设锚栓支撑加劲板(厚度≥16mm),安装完毕后围焊。

圆形截面柱铰接柱脚构造(图2-16至图2-19)

圆形截面柱的铰接柱脚按锚栓受力大小分为两种:

  • 锚栓出现较小拉力或不出现拉力时(图2-16、2-17):构造相对简单,锚栓支撑加劲板厚度≥16mm。
  • 锚栓出现较大拉力时(图2-18、2-19):增设锚栓支撑托座,磨平顶紧,确保拉力可靠传递。

箱形截面柱铰接柱脚构造(图2-20至图2-23)

箱形柱的铰接柱脚同样按锚栓受力分两种,构造与圆形柱类似,但加劲板布置需适配箱形截面的四壁。

刚性柱脚构造(图2-24至图2-27)

  • H形截面柱刚性柱脚(图2-24、2-25):用于柱底端在弯矩和轴力作用下锚栓出现较小拉力和不出现拉力时。安装完毕后围焊,加劲板厚度≥16mm。
  • 十字形截面柱刚性柱脚(图2-26、2-27):仅适用于钢骨混凝土柱。

外露式柱脚抗剪键设置(图2-28至图2-31)

抗剪键是柱脚传递水平剪力的关键构造。书中给出了两种做法:

  • 第一种(图2-28、2-29):适用于H形截面或方钢管柱,抗剪键设于柱脚底板下方。
  • 第二种(图2-30、2-31):适用于H形、槽形截面或角钢,采用抗剪预埋筋与预埋件配合,顶紧直接焊。

柱脚锚栓固定支架(图2-32至图2-35)

  • 第一种(图2-32、2-33):锚栓固定角钢,角钢肢宽b=(3~3.5)d,肢厚取相应型号中最厚者。
  • 第二种(图2-34、2-35):通常用L50×5至L75×6角钢,锚栓固定架横隔板兼作锚固板。
🔧 设计原则总结

柱脚设计要把握五条原则:传力明确、过程简洁、经济合理、安全可靠、具有足够刚度且构造不复杂。锚栓用以固定柱脚位置,沿轴线布置;若埋入长度不够,可焊于受力钢筋上。锚栓垫板与柱底板现场焊接固定,螺母与垫板应点焊防松。填充材料采用无收缩细石混凝土,保证浇灌密实。


柱上节点

柱上节点解决的是”柱变截面”和”柱与梁在楼层处的连接”问题。书中分箱形柱和H形柱两大类,共给出了十四种变截面节点形式(图2-36至图2-63)。

箱形柱变截面节点(图2-36至图2-47)

箱形柱与H型钢梁连接时,柱内设有横隔板。书中给出了六种变截面过渡形式,核心要点是:柱截面壁厚不大于梁翼缘贯通板厚度,焊接时通常采用完全焊透的坡口对接焊缝。

H形柱变截面节点(图2-48至图2-63)

H形柱与H型钢梁连接,设有肋板或柱横隔板,共八种形式。变截面过渡段的长度和坡度需要根据受力计算确定。

节点参数取值(表2-2、表2-3)

参数名称限制值/参考值
梁连接长度≥max(300, 梁高)
腹板拼接板长度梁高/2+35
柱贯通隔板厚度取各方向梁翼缘的最大值,且≥10mm
柱翼缘/腹板厚度与柱相同
💡 我的体会

柱上节点最容易出的问题是”变截面过渡太急”。我在一个项目中见过因为过渡段长度不够,导致焊缝应力集中、探伤不合格的情况。书中给出的”梁连接长度≥max(300, 梁高)”这个限值,是我现在画图的硬杠杠。


梁与柱连接

梁柱连接是框架结构中最核心的节点,也是全书篇幅最大的一节(图2-65至图2-133,将近70个图)。书中按”刚接/铰接”和”箱形柱/H形柱”两个维度展开,我读完后最大的感受是:梁柱节点的变化之多,远超我之前的想象。

框架梁柱标准连接节点

  • 刚接标准连接(图2-65、2-66):H型钢柱+框架梁,梁翼缘与柱采用焊缝连接,梁腹板与柱采用高强度螺栓摩擦型连接,设连接钢板。
  • 铰接标准连接(图2-67、2-68):构造类似但仅传递剪力,不传递弯矩。

箱形柱-梁节点(图2-69至图2-96)

共十四种形式,箱形钢柱与H型钢梁连接,设柱加劲隔板、柱贯通隔板、腹板连接板等。箱形柱的优势在于两个方向都能提供均匀的约束,但内部隔板的焊接施工难度较大。

H形柱-梁节点(图2-97至图2-128)

共十六种形式,H型钢柱与钢梁连接,设H型钢柱加劲肋板、柱贯通隔板、腹板连接板。H形柱在强轴方向刚度大、弱轴方向刚度小,所以节点构造要特别注意弱轴方向的加强。

特殊连接(图2-129至图2-133)

  • 不等高梁连接段与柱的工厂连接(图2-129、2-130):当柱两侧梁高不等时,需要特殊的过渡构造。
  • 矩形钢管柱与H形梁连接段工厂连接(图2-131、2-132):设外连式水平加劲板。

节点参数(表2-4、表2-5)

参数名称取值要求材质要求
腹板连接板长度L30~50mm
腹板连接板高度50~200mm
翼缘宽度变化段长度由梁柱定位关系确定,宜取0.2b~0.3b
柱加劲隔板厚度取各方向梁翼缘最大值与梁相同
柱截面壁厚当t<10时,在梁上下各500范围内取t=10与柱相同
腹板连接板厚度(单剪)t≥1.2tw与梁相同
腹板连接板厚度(双剪)t≥0.7tw与梁相同

施工工艺要点

  1. 梁端与柱的连接全部采用焊缝连接时,梁翼缘与柱采用完全焊透坡口对接焊缝。
  2. 梁翼缘与柱采用焊缝连接,梁腹板与柱采用高强度螺栓摩擦型连接——这是目前最常用的”翼缘焊、腹板栓”混合连接方式。
  3. 水平加劲肋与柱翼缘采用完全焊透坡口对接焊缝,与柱腹板采用双面角焊缝;垂直加劲肋与柱腹板及上下水平加劲肋采用双面角焊缝,焊脚尺寸不宜小于0.7t。
  4. 当柱两侧梁高不等或垂直相交两方向梁高不等时,柱对应每根梁上下翼缘位置均应设水平加劲肋。
🔧 设计原则

梁柱连接必须能安全传递被连接板件的压力(或拉力)、弯矩和剪力。通常多采用柱贯通型连接形式,即柱在节点区连续、梁在柱侧断开。这种形式传力路径清晰,施工也相对方便。


梁与梁连接

梁与梁连接涵盖了主梁与次梁的连接、梁的工厂拼接、组合梁节点以及腹板开孔补强等内容(图2-134至图2-186),共五十多个图。

梁-梁铰接(图2-134至图2-141)

标准做法采用腹板连接板+肋板(双面)+高强度螺栓。书中给出了标准做法及三种变体,适用于不同梁高和受力条件。

梁-梁刚接(图2-142至图2-147)

三种形式,采用加劲肋+连接板,翼缘和腹板均传递弯矩和剪力。

H型钢梁/工字钢梁工厂拼接连接(图2-148至图2-159)

共六种形式,拼接方式包括:坡口全熔透对接焊、坡口对接焊+高强螺栓混合连接。书中特别强调:梁翼缘或腹板拼接应采用1级或2级对接焊缝,设引弧板和引出板,割去处打磨平整。

吊车梁工厂焊接连接(图2-160、2-161)

上、下端刨平与翼缘板顶紧后焊接,设轨道连接螺栓孔。重级工作制吊车梁受拉翼缘边缘宜采用自动精密气割;腹板与上翼缘连接应采用全焊透对接与角接组合焊缝的T形接头,焊缝质量不低于2级。

次梁与主梁连接(图2-166至图2-177)

分为不等高连接(四种形式)和等高连接(两种形式),采用连接板+高强度螺栓。

主次梁连接螺栓布置(表2-6)

梁编号梁高Bw/mm螺栓规格a/mmb/mmd/mme/mmn×s/mm
CL1, CL2400M20(单列)204035453×80=240

梁腹板开孔补强(图2-178至图2-185)

实际工程中,管道穿越经常需要在梁腹板上开孔。书中给出了圆形孔和矩形孔的补强措施:

  • 圆形孔:直径≤1/3梁高时可不予加强。环形加劲板双侧设置时板厚≥0.7tw,板宽75~125mm;单侧设置时板厚≥tw。也可采用套管补强。
  • 矩形孔:孔宽不宜大于1/2梁高,孔长不得大于750mm。矩形加劲肋截面不宜小于125mm×18mm。孔长>500mm时应在腹板两侧设置加劲肋。
  • 补强原则:开洞处弯矩由翼缘承担,剪力由开洞腹板和补强板件共同承担。端距≥梁高h,两孔边缘距离≥较大孔的h。
⚠️ 注意

腹板拼接焊缝与横向加劲肋之间至少相距10tw。重级工作制和起重量Q≥0.5t的中级工作制(A3~A5级)吊车梁,腹板与上翼缘连接应采用全焊透T形接头,焊缝质量不低于2级。这些是强制性条文,不能打折扣。


钢架连接

这一节主要讲屋架节点和门式钢架连接(图2-187至图2-207),共二十一个图。

屋架节点(图2-187至图2-198)

共六种形式,以角钢+连接板为主要构造。关键技术参数:

  • 连接板宽度:b=bw-he1
  • 上弦塞焊缝焊脚尺寸:hf=t/2+2
  • 角焊缝焊脚尺寸:hf≤t-(1~2)(当t>6mm时)
  • 角钢短肢/长肢尺寸:t+hf+5≤b≤t+hf+10
  • 间隙 cw=0.1c

钢屋架与钢柱连接(图2-199至图2-204)

三种形式。上升式屋架与柱刚接节点采用普通C级螺栓加支托的连接形式。

门式钢架工厂焊接连接(图2-205、2-206)

肋板+钢架+钢柱的工厂焊接连接。施工要点:

  • 受压翼缘螺栓不宜少于2排;受拉翼缘两侧各一排螺栓不够时,可在翼缘内侧增设螺栓,间距取75mm且不小于3倍螺栓孔径。
  • 与斜梁端板连接的柱翼缘部分应与端板等厚度;端板上两对螺栓间最大距离>400mm时,应在端板中部增设一对螺栓。
  • 钢架构件翼缘与端板连接应采用全熔透对接焊缝,腹板与端板连接应采用角对接组合焊缝或腹板等强的角焊缝。

支撑连接

支撑连接是全书篇幅第二大的节(图2-208至图2-312),从屋盖横向支撑到柱间支撑,再到箱形柱和H形柱的支撑节点,覆盖了支撑系统的全部构造形式。

上弦/下弦横向支撑及系杆(图2-208至图2-251)

上弦横向支撑(至少八种形式)和下弦横向支撑(八种形式),基本组成构件为连接板+角钢的组合,通过螺栓或焊接实现支撑杆件与弦杆的连接。下弦横向支撑还涉及钢架梁柱间系杆(六种形式),跨度尺寸包括5180mm、5280mm、6000mm、6680mm、7400mm、7500mm等。

柱间支撑连接节点(图2-252至图2-269)

共九种柱间支撑连接节点形式,涵盖不同截面和连接方式:

  • 节点六:角钢+C形钢组合,-450×25连接板、50×5角钢、C25a槽钢,跨度2000mm。
  • 节点七:H型钢HN300×150×6.5×9为主构件,配合L63×6、L75×6角钢及TM125×125×6×9 T型钢,总高1725mm。
  • 节点八:角钢+C形钢(C20)组合,跨度1200mm。
  • 节点九:H型钢HN300×175×7×11与L20×6角钢连接。

柱间支撑连接螺栓布置(表2-7)

支撑截面螺栓规格连接板厚t₁/mm连接板厚t₂/mm端距/mm螺栓间距
方管250×14M24141420p=80
方管250×12M22141225p=80
方管220×12M24141425p=80
方管200×10M22141220p=80
方管200×8M22121016p=80
方管180×10M22101020p=80
方管180×8M22101016p=80
方管180×6M22101012p=80

箱形柱支撑节点(图2-270至图2-281)

共六种形式,每种均含立面图及多个剖面图(1-1至4-4),展示箱形截面柱与支撑的连接构造细节,包括内部加劲隔板的布置方式。

H形柱支撑节点(图2-282至图2-305)

十二种H形柱支撑节点形式,是本节最详尽的内容。每种节点含立面图及多达6-7个剖面图,全面展示H型钢柱翼缘、腹板与支撑杆件的空间连接关系。涵盖单侧支撑、双侧支撑、不同角度斜支撑连接等。

人字形、V形柱支撑节点(图2-306至图2-311)

三种形式。关键设计参数:梁翼缘厚度t<4mm时取t=4mm(最小厚度限制)。

节点钢板厚度取值(表2-8)

板厚符号板厚取值材质要求
与支撑翼缘相关同支撑翼缘厚度与支撑相同
与支撑腹板相关同支撑腹板厚度与支撑相同
与梁翼缘/腹板相关同梁翼缘/腹板厚度与梁相同
柱加劲肋厚度取各方向t的最大值
支撑加劲肋厚度max(α₁,α₂)≤30°时t≥0.5t₁;≤45°时t≥0.7t₁与支撑相同

节点参数(表2-9)

参数名称参数取值限制值/参考值
A, B≥150mm
C, D≥100mm
h(支撑连接区)0.25~0.7h₀[0.5h₀]
L(支撑转轴连接长度)≥h₀[h₀]
L/L₀(梁/支撑连接长度)≥max(h+50, b)≥(拼接板长度)/2+35
dmax(1.5t₁, 20)
α0°~45°
🔧 设计说明要点

支撑杆截面通常采用双角钢或槽钢组合截面、H形截面和箱形截面。除特设偏心支撑外,支撑重心线应与梁柱重心线三者交汇于一点,否则应考虑偏心附加弯矩。偏心支撑的设计目的是有利于结构塑性发展及抗震耗能减震。支撑端部连接原则上按截面等强度条件确定,即使杆件内力很小,也应按承载力设计值的1/2进行连接设计。H形截面支撑应在梁柱与支撑翼缘连接处设置垂直加劲肋和水平加劲肋。

💡 施工工艺要点

H型钢支撑端部采用相同截面悬伸支撑杆与梁柱连接,现场采用高强度螺栓拼接。连接节点板沿柱高度与柱翼缘进行等强度焊接。板件连接焊缝均为坡口熔透焊,角焊缝焊脚尺寸不小于5mm。角钢两端与节点板用三面围焊:肢背6mm,角钢端部和肢尖5mm,其他焊缝满焊。


网架结构

网架结构是大跨度空间结构的代表形式。这一节(图2-313至图2-383)从螺栓球节点讲起,依次覆盖了支座节点、悬挂起重机节点、支托节点、桁架节点和框架节点,内容非常丰富。

螺栓球节点(图2-313至图2-318)

螺栓球节点由高强度螺栓、钢球(螺栓球)、紧固螺钉、套筒、锥头或封板五部分组成。书中展示了两种杆件组装形式:一种用封板,一种用锥头,并详细标注了钢管下料长度、焊接后长度和构件节点中心长度之间的关系。

支座节点(图2-319至图2-330)

  • 平板支座(两种):由支座球、网架弦杆、肋板、支座底板、支座垫板、柱顶预埋件组成,安装完毕后支座调整焊接。
  • 带过渡板的平板压力支座(两种):增加过渡板和螺栓连接,适用于抗震设防烈度低于7度的较小跨度网架。
  • 板式橡胶支座:采用双螺帽、橡胶垫块(比支座底板每边小50mm),酚醛树脂粘结防老化,泡沫塑料封闭。橡胶垫块开孔孔径比锚栓直径大10~20mm。橡胶支座总厚度在短边长度的1/10~1/5范围内采用,不宜小于40mm。
  • 球铰支座:采用承压型高强度螺栓连接铰球支座。

悬挂起重机节点(图2-331至图2-344)

螺栓球网架悬挂起重机有两种常用做法,高强度螺栓M20,连接板板厚6mm/4mm,加劲肋板,球径180mm。书中还给出了四种起重机节点详图,涉及4M20/4M16高强度螺栓、槽钢2[12.6/2[26、连接板-180×25/-150×20等具体规格。焊接球网架悬挂起重机则由焊接空心球、圆钢管、连接板、肋板组成。

网架支托节点(图2-345至图2-356)

  • 螺栓球网架支托:支托板+普通螺栓(一般M20),肋板,圆管。
  • 焊接球网架支托:支托板+支托钢管(取φ76×4),肋板。

四种支托节点详图涉及LH150×100×3.2×4.5 H型钢、D76×4圆管、-200×200×8连接板等。

桁架节点与框架节点(图2-357至图2-382)

共十一种桁架节点详图,高强度螺栓规格包括8M20(10.9S)、6M20(10.9S)、6M16(10.9S)、4M20(10.9S),孔径φ21.5。框架刚接节点采用4M20(10.9S),框架铰接节点采用3M16(10.9S)。

🔧 网架结构设计要点

支座球节点底部至支座底板距离宜尽量减小,构造高度视球径取100~250mm。支座节点底板净面积应满足局部受压要求,厚度不宜小于12mm。支座肋板厚度不宜小于10mm。支座节点竖向支承板与螺栓球连接时,应将球体预热至150~200℃,小直径焊条分层对称施焊,保温缓慢冷却。锚栓孔径宜比锚栓直径大1~2mm,构造锚栓直径取20~24mm,数量2~4个;拉力锚栓锚固长度≥25倍直径,设双螺母。


天窗架连接

天窗架是工业厂房屋盖系统中的常见构件,用于采光和通风。这一节(图2-384至图2-412)涵盖了窗上/中档、窗下档、挡风架和檩架四类构造。

窗上、中档详图(通长开启)(图2-384至图2-395)

共六种形式。窗档架间距1200mm、1800mm,总宽度5990mm、5810mm,连接孔布置20×20mm间距。

窗下档详图(图2-396至图2-401)

三种形式。跨度400×14=5600mm,连接孔间距495mm、1000mm,总宽5990mm/5090mm,高度640mm。

天窗挡风架(图2-402至图2-403)

2M16螺栓,孔径D=17.5mm,总高2085mm,宽度297mm,由角钢+连接板组成。

檩架详图(图2-404至图2-411)

四种檩架形式,跨度6000mm(2×3000mm),高度2740mm、790mm,组成构件包括槽钢、角钢、钢筋、方管。

檩架参数(表2-10)

参数数值
b120/140mm
d60mm
跨度参数1160/1140mm
长度参数2975/2968mm
总长参数3068/3060mm
🔧 天窗架设计/施工要点

普通C级螺栓直径不应小于16mm。所有焊缝满焊,焊缝高度≥6mm,焊缝长度≥1.5倍角钢肢长且不小于100mm。焊缝满足《钢结构工程质量验收规范》三级焊缝等级。


钢托架连接

钢托架用于支撑屋架,将屋架荷载传递给柱子。这一节(图2-413至图2-461)内容量很大,从非抗震设防区到抗震设防区,从托架一到托架十二,再加上1B/1Z、2B/2Z、3B/3Z系列,总共将近五十个图。

非抗震设防区安装节点(图2-413至图2-420)

四种形式。基本连接采用锚栓M24,4.6级/4.8级普通C级螺栓,-10连接板,长度满焊。节点三增加支托构造:-100×100×10支托板,5厚方钢管,50×50角钢。柱头尺寸150×150mm/250×250mm。

抗震设防区安装节点(图2-421至图2-424)

两种形式,比非抗震区增加以下构造措施:采用承压型高强度螺栓或普通螺栓加两侧焊接;增加垂直支撑和竖向支撑;节点板厚8mm;区分中列柱和边列柱的不同剖面构造。

钢托架详图(图2-425至图2-460)

书中给出了十二种以上钢托架形式(托架一至托架十二),以及1B/1Z、2B/2Z、3B/3Z系列。主要技术参数:

  • 型钢规格:主要采用角钢L125×125、L60×60,部分采用L25×125等。
  • 螺栓孔:孔径φ21.5mm(用于M20螺栓)。
  • 坡度:i=1/10(用于连接墙架柱部位)。
  • 跨度:托架跨度标注为2000mm+2000mm(总跨约4000mm),高度约1396mm。
  • 圆弧半径:R=25(用于节点过渡区域)。
🔧 设计与施工要点

在屋盖系统中,屋架与托架、屋架与柱、托架与柱的连接应尽量对称布置。屋架(托架)的反力着力点尽量靠近形心,防止由偏心产生的扭转。支承托架上部端板的支托,通常采用厚度为30~40mm的钢板制成,其宽度为托架支承板宽度加50~60mm,高度不宜小于180mm。焊缝一律满焊,支托与钢柱的连接通常采用三面围焊的角焊缝,焊脚尺寸不宜小于10mm。托架上部主要支承节点处的普通C级螺栓通常按构造要求成对配置(6个M20螺栓),托架下部端节点处一侧采用的螺栓不宜少于2个M20。


钢梯节点构造

钢梯是钢结构建筑中不可或缺的辅助设施,用于设备检修、屋面通行和消防疏散。这一节(图2-462至图2-488)从栏杆、梯梁、扶手到踏步板,把钢梯的每一个组成部分都讲到了。

斜梯栏杆节点(图2-462至图2-467)

三种形式。关键参数:

  • 扶手:φ38×3(梯段所处位置高于20m时改为φ50×4)
  • 栏杆:φ32×3
  • 梯梁:L18a槽钢
  • 平台栏杆立柱:φ50×4
  • 挡板:-100×3
  • 平台板:花纹钢板或钢格栅板
  • 所有连接处打磨光滑处理

梯梁及平台板节点(图2-468、图2-469)

展示双跑梯的梯井中心线标注。平台栏杆立柱φ50×4(高于20m时间距150mm),平台栏杆挡板φ=5花纹钢板,踏步板尺寸150×200mm。

梯梁与支座连接节点(图2-470至图2-477)

书中给出了四种梯梁与不同支座的连接方式,这是我觉得最实用的部分:

  1. 梯梁与混凝土梁的连接:花纹钢板φ=5,锚固钢筋φ12间距120mm,连接板-120×8、-150×8,螺栓M12,槽钢[6。
  2. 梯梁与槽钢梁的连接:花纹钢板φ=5,加劲肋φ=6,槽钢L18,螺栓M12,连接板-120×8。
  3. 梯梁与工字钢梁和三角支架的连接:花纹钢板φ=5,加劲肋,槽钢[6、L18a,工字钢三角支架或工字钢梁,连接板-120×8。
  4. 梯梁与砖墙预埋块的连接:花纹钢板φ=5,槽钢[6,角钢L25×6,连接板-120×8,墙中预埋块由单体设计确定。

斜梯扶手节点(图2-478至图2-483)

三种形式。扶手连接点间距100mm,梯板挡板-100×3,护板φ=8×3、φ=30×4,圆弧R80,扶手φ38×3,栏杆φ60×6。

踏步板(图2-484至图2-487)

两种形式:φ=4扁豆形花纹钢板或φ=4平钢板,宽度215mm。踏步板(二)增加”砂轮打圆角”工艺要求。

🔧 钢梯设计与施工要点

斜梯水平段平台板中部开设直径10mm泄水孔。对接焊缝质量等级为二级,角焊缝质量等级为三级。两边、三边和多边围焊缝在转角处必须连续施焊。钢格板或钢格栅踏步板如采用焊接固定,焊后应去除焊渣和飞溅,手工涂两道防腐漆。

Chapter 03

钢结构施工安全防护

安全标志 · 劳动防护 · 高处作业——施工安全的三道防线

前两章讲的是”怎么设计”和”怎么画”,第三章讲的是”怎么安全地干”。作为一名设计师,我以前总觉得安全防护是施工单位的事,但读完这一章后我意识到,很多安全防护措施其实需要在设计阶段就提前考虑——比如操作平台的预留、安全网的挂点、检修通道的设置等。

1安全标志图牌

术语与分类

安全标志由图形符号、安全色、几何形状(边框)或文字构成。安全色包括红、蓝、黄、绿四种。标志分为四类:

禁止标志 白底、红圈、红斜杠、黑图形
禁止通行、禁止攀登、禁止烟火等
⚠️ 警告标志 黄底、黑边、黑图形
当心坠落、当心触电、当心落物等
指令标志 蓝底、白图形
必须系安全带、必须戴安全帽等
提示标志 绿底、白图案、白字
应急避难场所、紧急出口等

一般规定

  • 安全警示标牌的设置应符合JGJ 348—2014《建筑工程施工现场标志设置技术规程》。
  • 图牌建议采用镀锌钢板、PVC板或铝塑板制成,面层采用刀刻不干胶材料,应具有防雨、防晒、不褪色等耐久性功能。
  • 悬挂式和柱式环境信息标志牌下缘距地面高度不宜小于2m
  • 标志牌不应设在门、窗、架等可移动的物体上。
  • 多标志排列顺序:禁止→警告→指令→提示,先左后右、先上后下。

各类标志尺寸参数

标志尺寸根据最大设置观察点距离确定,书中给出了四张详细的参数表:

标志类型观察距离10m观察距离15m观察距离20m颜色规定
禁止标志(外径d)250mm375mm500mm白底、红圈、红斜杠、黑图形
警告标志(外边长a)340mm510mm680mm黄底、黑边、黑图形
指令标志(外径a)250mm375mm500mm蓝底、白图形
提示标志(边长a)250mm375mm500mm绿底、白图案、白字

2个人劳动防护措施

书中列出了17条个人劳动防护要求,我把它归纳为几个核心要点:

基本防护要求

  • 进入施工现场人员必须佩戴安全帽,作业人员必须戴安全帽、穿工作鞋和工作服。
  • 2m及以上的无可靠安全防护设施的高处、悬崖和陡坡作业时,必须系挂安全带
  • 劳动防护用品的配备按照”谁用工,谁负责“的原则,由用人单位按作业工种配备。

专项防护要求

  • 焊接作业:配备防止触电、灼伤、强光伤害的防护用品。
  • 临时用电作业:配备防止触电的劳动防护用品。
  • 防水、防腐和油漆作业:配备防止触电、中毒、灼伤的防护用品。
  • 登高架设、起重吊装:配备防止滑落的劳动防护用品。
  • 冬期施工:配备防寒类防护用品。
  • 雨期施工:为室外作业人员配备雨衣、雨鞋。

管理制度要求

  • 劳动防护用品应具备生产许可证、产品合格证,不得采购和使用无厂家名称、无产品合格证、无安全标志的”三无”产品。
  • 达到使用年限或报废标准的应由企业统一收回报废,有定期检测要求的应按检测周期进行检测。
  • 企业应建立健全劳动防护用品购买、验收、保管、发放、使用、更换和报废管理制度。
  • 六级以上强风、浓雾等恶劣气候不得进行露天攀登与悬空高处作业。

3高处作业安全防护

钢结构施工大量涉及高处作业——吊装、焊接、防火涂料施工、压型钢板铺设、登高和临边作业等。书中给出了11条规定,我提炼出最关键的几条:

  1. 在施工组织或施工技术方案中应编制高处作业安全技术措施,包括临边与洞口作业、攀登与悬空作业、操作平台、交叉作业及安全网搭设等。
  2. 高处作业施工前,应对作业人员进行安全技术教育及交底,并配备相应防护用品。
  3. 定型化施工安全防护措施制作使用的主要材料有角钢、工字钢、钢筋、钢板等,及钢丝绳、绳卡、花篮螺栓、安全网等配件。
  4. 定型化制作的安全防护措施须经过验收合格后方可投入使用。
  5. 使用过程中应严格按照设计要求,避免过量堆载
  6. 需要临时拆除或变动安全防护设施时,应采取能代替原防护设施的可靠措施,作业后应立即恢复
  7. 各类安全防护设施应建立定期的检查、维护保养制度,发现松动、变形、损坏或脱落时,应立即修理完善。
  8. 在雨、雪、雾、霜等天气进行高处作业时,应采取防滑、防冻措施;遇有六级以上强风、浓雾等恶劣气候,不得进行露天攀登与悬空高处作业。
  9. 超出设计说明之外的工况,施工单位应另行设计计算
🚨 安全警示

钢结构施工的安全防护不是”可有可无”的附加项,而是与结构设计同等重要的技术环节。作为设计师,我在出图时会特别注意标注安全设施预埋件的位置、操作平台的预留孔洞、安全网的挂点等,把安全防护”设计进去”而不是”补上去”。

References

参考文献

本书引用的15项主要标准和文献

本书的编写依据了以下主要标准和文献,我在日常设计和深化工作中也经常查阅这些资料:

  1. 李星荣, 新晓勇. 钢结构连接节点构造设计手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 2016.
  2. 钢结构设计标准: GB 50017—2017[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2017.
  3. 多、高层民用建筑钢结构节点构造详图: 16G519[S]. 北京: 中国计划出版社, 2016.
  4. 钢结构工程施工质量验收标准: GB 50205—2020[S]. 北京: 中国计划出版社, 2020.
  5. 轻型屋面梯形钢屋架: 05G515[S]. 北京: 中国计划出版社, 2005.
  6. 钢托架: 05G513[S]. 北京: 中国计划出版社, 2021.
  7. 钢网架结构设计: 07SG531[S]. 北京: 中国计划出版社, 2008.
  8. 天窗挡风板及挡雨片: 07J623-3[S]. 北京: 中国计划出版社, 2008.
  9. 轻型钢结构设计实例: 08GC03[S]. 北京: 中国计划出版社, 2008.
  10. 钢结构施工图参数表示方法制图规则和构造详图: 08SG115-1[S]. 北京: 中国计划出版社, 2008.
  11. 带水平段钢斜梯(45°): 11SG534[S]. 北京: 中国计划出版社, 2011.
  12. 钢结构连接施工图示(焊接连接): 15G909-1[S]. 北京: 中国计划出版社, 2015.
  13. 钢结构施工安全防护: 17G911[S]. 北京: 中国计划出版社, 2018.
  14. 上官子昌. 钢结构工程识图与施工精解[M]. 北京: 化学工业出版社, 2010.
  15. 张红星, 等. 钢结构工程制图与识图[M]. 南京: 江苏凤凰科学技术出版社, 2014.

📝 写在最后

合上这本245页的图集,我最大的感受是:钢结构节点设计没有”标准答案”,但有”标准做法”。书中给出的200多个节点构造,每一个都是工程实践的结晶,背后是无数次计算、试验和现场验证。

作为设计师,我们不需要把每一个节点都背下来,但必须知道”去哪里找”和”怎么选”。这本图集最大的价值,就是把这些分散在各本规范、图集和手册里的节点构造,用”CAD图+三维图+实景照片”三合一的方式集中呈现出来,让我在画深化图时能快速找到参考、对照校验。

最后我想说的是,节点设计不是”画图”,而是”设计”。每一个焊缝的长度、每一颗螺栓的规格、每一块加劲肋的厚度,背后都是力的传递路径。只有真正理解了”力从哪里来、往哪里去”,才能画出既安全又经济的节点。

—— 一名钢结构设计师的读书笔记

本文基于《钢结构节点构造设计图集:设计师必会100个节点设计》(白巧丽 主编,机械工业出版社)整理撰写

JWD-02 · 第一视角全章解读 · 仅供学习参考

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