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钢结构连接与节点专题（二） 万叶青，袁鑫/中华钢结构论坛 8 高强螺栓和角焊缝联合使用的节点承载力计算

（tid=114958 2005-11-9） 【虚心的碌碌】：摩擦型高强

螺栓和角焊缝联合使用的节

点连接见图 1，节点只承受沿

梁轴线向轴力，请问这个节点

承载力的计算方法？是高强

螺栓和焊缝各自承载力之和

吗？要找什么规范查阅，我回

想了一下中国的规范，好像没

有关于这方面的描述，请问国

外规范是怎么考虑这些问题

的？ 【hai】：您可以看一下《钢结构加固技术规范》（CECS 77∶96），里面讲到了混合连接的承载力的计算方法。 【e 路龙井茶】：应该是各算各的，焊缝和高强度螺

栓之间的应变根本不能同步。 【jianfeng】：混合连接的承载力及注意事项：

（1）混合连接只宜用于承受静力荷载或间接承

受动力荷载的连接。对直接承受动力荷载的连接，试

验证明混合连接的疲劳强度取决于焊缝，故仍按纯焊

接计算，其意义不大。 （2）混合连接的承载力设计值可将纯栓和纯焊

各自的承载力设计值叠加。 （3）混合连接中螺栓和焊缝的数量应搭配适当，

即两者的强度不能相差过大。一般应使焊缝的破断力

略大于高强螺栓的抗滑移承载力，两者比例宜取

（1~1.5）∶1。 （4）混合连接的施工顺序以先栓（或先用普通

螺栓临时固定）后焊较好，可保持摩擦面的紧密。若

先焊后栓，则应采取防止焊件变形、摩擦面产生缝隙

的措施。混合连接对已有焊接的加固应慎重对待，若

被连接板接触面结合较严密，刚度（或厚度）又较小，

可考虑采用，并宜尽量选用较大直径螺栓和较小间距

排列，必要时可将螺栓承载力设计值降低。若连接板

接触面之间的缝隙过大，板又较厚，则不宜采用。 （5）混合连接若采用先栓后焊，应考虑焊接对

高强螺栓预拉力的影响。试验证明，焊接时螺栓温度

虽有一定升高，但持续时间比较短，故对预拉力影响

不大。然而，在焊缝冷却时，假使构件收缩量较大，

从而使连接的滑移量较大，则预拉力将有较大程度的

下降，靠近焊缝处可达 10%以上。因此，施工时应根

据情况在焊接后对高强螺栓加以补拧。 ★【孤叶知秋】jianfeng 提及：“（2）混合连接的承

载力设计值可将纯栓和纯焊各自的承载力设计值叠

加。”提出几点不同的看法。 （1）栓-焊混合连接是指摩擦型连接高强度螺栓

与侧面角焊缝或对接焊缝的混合连接。 （2）正面角焊缝的刚度较大，与高强度螺栓联

合工作不够协调，不宜采用。如在加固工程中不得不

采用时，则按照焊缝承受全部内力计算。 （3）摩擦型连接高强度螺栓与侧面角焊缝混合

连接的承载力近似等于焊缝承载力与螺栓抗滑移阻

力之和，为确保高强度螺栓与侧面角焊缝的混合连接

可靠，其承载力可以取：1）焊缝承载力设计值加摩

擦型连接高强度螺栓承载力设计值之和的 90%；2）焊缝承载力设计值加 62%摩擦型连接高强度螺栓承载

力设计值。 9 刚接与铰接的问题（tid=208509 2009-2-25） 【guotian】：在工程中常常会遇到设计说明上的刚接

和铰接的混淆，以前一直以为凡是焊接的都是刚接，

凡是螺栓连接的都是铰接，但是有时候会遇到在详图

节点上的焊接也表示是铰接。其实这个问题是否可以

联想到力学上的受力杆件，例如一个铰支座当受到一

个力或几个力的情况下杆件会发生不同方向的转动，

认为这就是铰接。当杆件固定在大地上也可以说在混

凝土里形成一个集中力和一个力偶，就可以认为它是

刚接？还有一种情况就是超静定，在节点中常有焊接

后再加上螺栓连接，这又是怎么分析？ 【宁波钢结构】：我是这么理解的，拿工字钢来做比

较。工字钢和柱连接是采用单面连接板高强螺栓连

接，此为铰接，柱和梁之间采用与梁同等大小的牛腿，

双面夹板用高强螺栓连接的，此为刚接。至于焊接，

不管是刚接还是铰接都需要焊接（指的是连接板或牛

腿与柱之间的焊接）。 ★【金领布波】：关于刚接铰接的区分坛子里已经有

很多讨论了。 我认为最简单明确的定义：刚接为可传递弯矩的

构造，铰接为不可传递弯矩的构造。 因为节点连接的形式多样，不可简单以焊接或螺

栓连接来界定刚铰接，具体形式具体分析。 10 铰接节点能否焊接？（tid=189594 2008-4-30）

图 1 节点示意

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【lenovo7】：一个工程中的夹层，一边混凝土柱上预

埋与钢梁连接节点，设计为铰接，但只用了 4 个 M22螺栓。另一边为劲性柱牛腿和钢梁铰接，用 16 个 M22螺栓用于连接。施工的时候，由于经验不足，让工人

将与混凝土柱连接节点 4 颗螺栓连接后，并将钢梁上

下翼缘与预埋钢板都焊起来了。总包方项目工程师却

非要说铰接就是铰接，不能去焊接，还让将焊缝割开。

难道铰接节点就不能焊吗？请高手指点！ ★【hanmingde】：理想的铰接节点是只传递剪力，不

传递弯矩的。如果腹板采用螺栓连接，而上下翼缘采

用焊接，这就成刚接节点了，上下翼缘可以用来抵抗

弯矩，这和您的计算模型就不相符合了。 点评：（1）施工需依照设计并与计算模型一致。

（2）M22 螺栓不常用，宜采用 M20 或 M24。

11 刚接柱脚和铰接的区别是什么？（tid=205415

2008-12-28）

【NOTFOUND】：看了几张图纸。不知道刚接柱脚

和铰接柱脚是如何区分的？在图纸上感觉就是刚接

柱脚的螺栓和加劲肋多了一些而已。到底在设计中如

何区分？ 【@82902800】：铰接和刚接。前者主要承受轴心压

力，后者主要用于承受压力和弯矩。前者柱通过焊缝

将压力传给底板，底板将此压力扩散至混凝土基础。

后者：1）轴力N由柱脚底板传至基础；2）柱脚弯矩

M由钢柱翼缘与混凝土基础的承压力传递给基础；3）剪力V由钢柱翼缘与混凝土基础的承压力传递给基

础。 【NOTFOUND】：谢谢。请问，从构造上如何区分？

我看很多铰接柱脚照样有焊缝有螺栓。 【@82902800】：根据个人的经验当锚栓布置在柱翼

缘内侧为铰接，锚栓布置在柱翼缘外侧为刚接（类似

于梁柱端板的螺栓的布置）。当柱轴力较大时，需要

在底板上采取加劲措施，以防在基础反力作用下底板

抗弯刚度不够。底板的布置是铰接底板距离基础边缘

不小于50mm，刚接底板距离基础边缘不小于100mm。 【NOTFOUND】：非常感谢！我想再问一下，设计

中什么时候选用埋入式柱脚？什么时候用非埋入式

柱脚？ 两者的优势缺点在哪里？ ★【jiangyu】：一般情况下的铰接柱脚和刚接柱脚只

是设计时，人为简化的计算模式。通常都是按照

@82902800说的锚栓与翼缘相对关系来确定铰接和刚

接形式。但是即使锚栓布置在翼缘内侧的柱脚也可以

抵抗一部分弯矩。锚栓布置在翼缘外侧的柱脚也很难

达到柱子本身的刚度。在做柱脚设计时，一般情况下，

实际做的柱脚和锚栓会比计算值取得保守得多。

至于刚接柱脚外露和埋入式的区别，就是埋入式

柱脚本身可以更好地实现柱子本身的刚度，至于优缺

点，非埋入式柱脚从加工到施工过程都会比埋入式柱

脚简便，还有埋入式柱脚对基础（或者对被连接主体）

的尺寸和构造要求会更复杂。 一般情况下可以根据工程的重要性和柱脚受力

情况确定选择哪种柱脚形式，比如，多层框架结构的

柱脚受力较大，或者高层外挑尺寸较大露台（只是举

例），一般就会选择埋入式的形式，如果是单层厂房

做刚性柱脚且受力不是很大的情况下，一般可以选择

外露式柱脚即可。 【tfsjwzg】：铰接柱脚，平面内弯矩为0，所以一般只

设置2个锚栓，只有1排，在2个翼缘内部；刚接柱脚，

需要锚栓承受弯矩，所以锚栓位置在翼缘外，至少要

有2排，产生抵抗矩。 12 《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)7.2.5中的

第3项怎么理解？机理是什么？

（tid=140165 2006-7-13）

【kawakuki】：《钢结构设计规范》7.2.5条中第3项：

“在构件的端部连接中，当利用短角钢连接型钢（角

钢或槽钢）的外伸肢以缩短连接长度时，在短角钢两

肢中的一肢上，所用的螺栓或铆钉数目应计算增加

50%”，该项怎么理解？机理是什么？ 【zcm-c.w.】：按图2理解。 【henry_79】：看不懂规范所指，规范也没个图给说

明一下。 ★【myorinkan】：为了便于

深入讨论，补充说明一下2楼的图。

为了缩短连接长度，在

图3中斜腹杆角钢的连接

端，贴上一根短角钢。短角

钢的外伸肢与斜腹杆角钢

的外伸肢用4个螺栓连接，

另外短角钢与连接板也用4个螺栓连接，见图3。

该项认为短角钢与连接板的 4 个螺栓，只有 50%即 2 个有效。斜腹杆角钢的连接端有 4 个螺栓即 100%有效。总的有效螺栓数=4+2=6 个。对于高强螺栓摩擦

型连接，这一条规定偏于保守。 日本规范认为短角钢上的螺栓 100%有效。其理

由是：短角钢与斜腹杆角钢的合成重心线，对于斜腹

杆（角钢）重心线的偏心减小（没有短角钢时偏心比

较大）。请看图 3 中的偏心，没有短角钢时 e0=18.3mm，

有短角钢时 e=16mm。

图 2 端部加短角钢连接

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图 3 短角钢连接

13 钢管节点的连接问题（tid=84915 2005-2-17）

【duanzr】：钢管柱和 H 型钢梁的连接，是否一定要

按 PKPM 里的有环板的节点形式？ 请问还有没有别

的连接形式？ 请赐教。 【chq_han】：当然是用环形加劲板可靠，也有人做过

钢梁直接穿节点的研究，但是效果不太好。如果柱截

面比较大，也可以在钢管柱内做环形隔板，但如果是

非常重要的节点，还是外环好吧。最近也碰到类似问

题，节点处还有斜撑，真是比较头痛的问题，各位高

人都来出出主意啊。 ★【ksgao】：钢管柱和 H 型钢梁的连接用外环板连

接是最流行也是最可靠的做法，钢梁直穿节点的做法

几乎不用，主要是因为制作困难以及由于钢梁的阻

挡，导致混凝土浇捣密实存在困难，对柱受力也不好。 如楼上讲的钢管柱内做环形隔板的做法用得也

比较多，但焊接内环形隔板不方便，如果建筑没有特

别要求还是建议用外环板连接法。节点处有斜撑时可

加节点板与梁柱连接，也不是很困难，构造可见有关

钢结构节点设计手册。 ★【bill-shu】：之所以要加内或外加劲板是因为传递

弯矩的需要。与 H 型钢柱的横向加劲一样，理论上讲，

如果钢管足够厚，也可以不加。至于支撑设计按常规

构造做法就可以。 14 混凝土柱上再立钢柱的连接问题（tid=211313

2009-4-1）

【liyajun213】：图 4 中下部为钢筋混凝土柱，上部为

一根短钢柱，短钢柱上接梯形钢屋架，请问这种连接

方式可以吗？其中 M-8 为混凝土柱上的预埋钢板，其

下部有锚筋。请问这种连

接为刚接还是铰接？ 【YAJP】：应该是典型

的铰接。如果想刚接的

话，钢柱部分应做靴梁，

与刚接柱脚一个道理。 【liyajun213】：若混凝

土柱上的预埋钢板 M-8，

其下部有足够的锚筋，而其上的短钢柱头底板又与其

焊接了，这样能是典型的铰接吗？ 【sdsp】：就各个构件的连接来看，计算理论上看是

刚接。但是两种不同材料的构件连接，交界面容易出

现破坏，达不到实际的刚接效果。建议埋入一段长度。 ★【liyajun213】：首先个人觉得这个不是刚接：1）如 sdsp 所说两种不同材料的构件连接，达不到实际的

刚接效果；2）混凝土柱上的预埋钢板 M-8 有 20mm厚，偏薄，实际受力时可能变形释放掉弯矩。但应该

也不能说就是铰接。那么这种节点在计算模型中是否

应该按铰接来计算？主要矛盾是模型刚接了，实际却

达不到刚接，担心钢屋架；模型铰接了，实际达不到

铰接，担心混凝土柱。但如果刚接和铰接各构件都能

计算通过的话，个人认为这个连接是可以的。 继续求教一下：如果把焊缝取消了，那么是不是

就是典型的铰接了呢？ 现在剪力是轴力的 0.2 倍，是

不是不需要设抗剪键？ ★【liuxz9】：应该按铰接考虑。这样梯形钢屋架与

钢柱应该做成刚接。柱子分成混凝土和钢结构两段，

好像应该进行超限设计。 【sdsp】：To liyajun213：如果觉得是预埋钢板薄了，

给它加个十字肋如何？ 【liyajun213】：对 liuxz9 的回复有两个疑问请教下：

1）焊缝不取消的情况也应该按铰接考虑吗？2）为什

么要做超限设计，超什么限了？ 【tfsjwzg】：相当于基础短柱上面的钢柱，当然可以

做刚接设计了。超限不超限主要是看下面的混凝土柱

是不是被嵌固了，如果是基础短柱，就不超限；如果

是框架柱，周围没有土或者其他能起到嵌固作用的措

施，就是超限的。超限牵涉到混凝土和钢结构阻尼比

不同、刚度有突变等。 点评：钢柱与钢筋混凝土柱的连接，通常按照铰

接节点设计。图中的做法，锚栓位于翼缘板内侧，也

是典型的铰接节点做法。

注：1）本文内容选自人民交通出版社出版的中华

钢结构论坛精华集之《钢结构连接与节点（上）》一

书，讨论话题源自中华钢结构论坛（www.okok.org）

中“连接与节点”专栏的热点话题；2）文中★为推

荐内容，每个话题都保留了 id 号和首贴发布日期，

有的话题后增加了导读性质的作者点评。

作者简介：袁鑫，中华钢结构论坛站长，网站创始人。

万叶青，教授级高工，就职于机械工业第四设计研究院。

图 4 柱上再立钢柱