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剛性索結(jié)構(gòu)在荷載作用下滿足小變形假定，如斜拉結(jié)構(gòu)、張弦結(jié)構(gòu)(弦支穹頂)、預(yù)應(yīng)力網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、索拱結(jié)構(gòu)、索托結(jié)構(gòu)等;

柔性索結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析必須考慮幾何非線性效應(yīng)，各項(xiàng)荷載效應(yīng)之間不再滿足線性疊加原則，如懸索結(jié)構(gòu)(單索結(jié)構(gòu)、索網(wǎng)結(jié)構(gòu)、雙層索系、橫向加勁索系)、索穹頂?shù)取?/p>

張拉節(jié)點(diǎn)、錨固節(jié)點(diǎn)、轉(zhuǎn)折節(jié)點(diǎn)、交叉節(jié)點(diǎn)、索桿節(jié)點(diǎn)

索與索的連接、索與剛性構(gòu)件連接、索與支承構(gòu)件連接、索與圍護(hù)結(jié)構(gòu)連接

影響鋼結(jié)構(gòu)建筑中節(jié)點(diǎn)形式的因素有很多，節(jié)點(diǎn)的分類較為復(fù)雜，根據(jù)連接件的位置關(guān)系，節(jié)點(diǎn)可分為：搭接節(jié)點(diǎn)、平接節(jié)點(diǎn)、角接節(jié)點(diǎn)、對(duì)接節(jié)點(diǎn)等(如圖9所示);根據(jù)節(jié)點(diǎn)的連接工藝不同可分為：焊接節(jié)點(diǎn)、鉚接節(jié)點(diǎn)、螺栓連接節(jié)點(diǎn)、銷栓連接節(jié)點(diǎn)、膠結(jié)連接節(jié)點(diǎn)等(如圖10所示)。

鋼結(jié)構(gòu)建筑中的節(jié)點(diǎn)根據(jù)其所起到的作用不同，大體可分為結(jié)構(gòu)性節(jié)點(diǎn)和構(gòu)造性節(jié)點(diǎn)。結(jié)構(gòu)性節(jié)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間連接的節(jié)點(diǎn)，是建筑結(jié)構(gòu)中力的集中點(diǎn)與傳遞點(diǎn)，起到完成各構(gòu)件之間力的傳遞的作用，體現(xiàn)著各構(gòu)件之間的穩(wěn)定性和受力平衡，如：桿件與桿件之間的連接、索與索之間的連接、桿件與索之間的連接、構(gòu)件與支座之間的連接等(如圖11所示)。節(jié)點(diǎn)處的不同構(gòu)件受力方式不同，拉力、壓力、剪力等不同形式的力都反映在節(jié)點(diǎn)處，節(jié)點(diǎn)將這些力連接成一個(gè)整體，形成一個(gè)個(gè)視覺焦點(diǎn)，壓力在節(jié)點(diǎn)處往往雄健有力，增加空間的力量感，而拉力則輕盈明快，給空間增添活躍感(如圖12所示)。約翰內(nèi)斯堡體育館采用了一種懸掛結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)連接了拉索與平衡桿(如圖13所示)，節(jié)點(diǎn)處拉索通過(guò)平衡桿處的封板將拉力轉(zhuǎn)化為壓力，節(jié)點(diǎn)部位的加勁肋增加了節(jié)點(diǎn)的剛度和強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了力的平衡。圖中拉索顯然承受很大的力的作用，維持受力平衡的節(jié)點(diǎn)顯得強(qiáng)勁有力，體現(xiàn)出節(jié)點(diǎn)作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的力學(xué)美[4]。以同濟(jì)大學(xué)B樓中庭大廳的屋頂為例(如圖14所示)，采用四角錐體系網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，支撐起大跨度空間的覆頂，采用螺栓球節(jié)點(diǎn)(如圖15所示)，具有節(jié)點(diǎn)部位沒(méi)有偏心、受力狀態(tài)好等優(yōu)點(diǎn)。

構(gòu)造性節(jié)點(diǎn)，連接的是鋼結(jié)構(gòu)建筑的附屬功能構(gòu)件與結(jié)構(gòu)構(gòu)件，是皮與骨的連接，節(jié)點(diǎn)處不同的材質(zhì)有著不同的肌理變化和材料質(zhì)感，如鋼材與玻璃、鋼材與膜材等，這些不同的材料在節(jié)點(diǎn)處形成強(qiáng)烈的對(duì)比，展現(xiàn)出各種材料的沖突，節(jié)點(diǎn)使這些材料在沖突中形成一種和諧、穩(wěn)定的關(guān)系，突出不同材料的交融(如圖16所示)。以玻璃幕墻與受力構(gòu)件之間的連接為例(如圖17所示)，玻璃幕墻與結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接方式較為多樣，如明框式玻璃幕墻構(gòu)造、隱框半隱框玻璃幕墻構(gòu)造、全玻式玻璃幕墻構(gòu)造、點(diǎn)支玻璃幕墻構(gòu)造等。例如上海當(dāng)代藝術(shù)館的玻璃幕墻即采用點(diǎn)支玻璃幕墻構(gòu)造，“每塊玻璃的四個(gè)角分別由不銹鋼支撐爪件作四點(diǎn)固定，在支撐爪件背后設(shè)有11mm的鋼索系統(tǒng)縱橫繃緊固定[5]”，如圖18所示。這種點(diǎn)支玻璃幕墻更強(qiáng)調(diào)玻璃的通透性，使得建筑外立面更具特色、內(nèi)部空間更顯開敞。正是由于節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的不斷進(jìn)步才更好地展現(xiàn)了不同材料的特征與性能。

圖18 上海當(dāng)代藝術(shù)館的玻璃幕墻即采用點(diǎn)支玻璃幕墻構(gòu)造

綜合考慮建筑外觀、節(jié)點(diǎn)傳力方式并結(jié)合節(jié)點(diǎn)錨具和索體類型等進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，確定節(jié)點(diǎn)連接形式，然后對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行具體構(gòu)造設(shè)計(jì)。

按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用索結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的材料(熱軋鋼、鑄鋼、高強(qiáng)螺栓副、銷軸、關(guān)節(jié)軸承、焊接材料、涂裝材料等)。

節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造應(yīng)與計(jì)算假定相符，傳力路線簡(jiǎn)捷明確、安全可靠，構(gòu)造簡(jiǎn)單合理并便于制作、安裝、索力調(diào)整和維護(hù)，經(jīng)濟(jì)性好。

節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度(含局部承壓強(qiáng)度)、剛度、變形和受壓板件的穩(wěn)定性應(yīng)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、《索結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、《預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、《鑄鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定。

節(jié)點(diǎn)的承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)不小于拉索內(nèi)力設(shè)計(jì)值的1.25～1.5倍。

主要受拉節(jié)點(diǎn)焊縫質(zhì)量等級(jí)應(yīng)為一級(jí)，其它焊縫質(zhì)量不低于二級(jí)。

對(duì)采用新材料或新工藝的重要、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)，可根據(jù)節(jié)點(diǎn)實(shí)際受力狀態(tài)進(jìn)行足尺或縮尺模型的檢驗(yàn)性試驗(yàn)(最大內(nèi)力設(shè)計(jì)值的1.3倍)或破壞性試驗(yàn)(最大內(nèi)力設(shè)計(jì)值的2.0倍)。

根據(jù)環(huán)境條件、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式、使用要求、施工條件和維護(hù)管理?xiàng)l件等進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的防火與防腐設(shè)計(jì)。

設(shè)球鉸等轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，釋放因大變形引起的端部彎矩

⊙螺桿連接中螺桿是索體的一部分時(shí)，螺桿與索按照等強(qiáng)設(shè)計(jì);其他情況下螺桿承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)按照索拉力設(shè)計(jì)值的1.25~1.5倍選取。

⊙螺桿承載力計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮螺紋對(duì)螺桿截面削弱的影響。

⊙應(yīng)采用雙螺母、螺母加彈簧墊片、螺母下設(shè)置止動(dòng)墊圈、螺栓上設(shè)置開口銷、自鎖螺母等方式防止螺母松動(dòng)。

⊙多螺桿連接設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮合理的張拉順序，確保多根螺桿受力均衡。

⊙螺母應(yīng)緊固牢靠，外露絲扣不應(yīng)少于兩扣;對(duì)于索-索螺桿連接，應(yīng)確保螺桿擰入錨具內(nèi)的螺紋長(zhǎng)度不小于10倍螺距。

⊙張拉時(shí)要對(duì)張拉工裝進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，防止張拉過(guò)程中螺桿承受彎矩。

螺紋驗(yàn)算 螺紋是螺桿連接的關(guān)鍵部位，一般由生產(chǎn)單位進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。

由于錨具端頭較螺桿直徑大，索體要穿過(guò)支承部位就需要預(yù)留較螺桿直徑更大的孔洞，使得螺母與錨固體接觸面較小，導(dǎo)致局部壓力很大。

若支承結(jié)構(gòu)構(gòu)件(鋼板、混凝土板)較薄時(shí)，還容易發(fā)生沖切(剪切)破壞。

螺桿連接節(jié)點(diǎn)常在節(jié)點(diǎn)連接域設(shè)置加勁板、隔板等，使得節(jié)點(diǎn)連接域構(gòu)造較為復(fù)雜。對(duì)于索力大、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜的螺桿連接節(jié)點(diǎn)，應(yīng)建立有限元模型進(jìn)行分析。

*以上驗(yàn)算分別按照現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行

索夾節(jié)點(diǎn)是連接索體和相連構(gòu)件的一種不可滑動(dòng)的節(jié)點(diǎn)。

主體直接與非索構(gòu)件相連，壓板通過(guò)高強(qiáng)螺栓與主體相連，通過(guò)高強(qiáng)螺栓的緊固力使主體和壓板共同夾持住索體。

* 形式多樣，名稱多樣：夾具、鑄鋼夾具、U形夾、螺栓夾具、鋼板夾具、索球、索瓦、前壓塊、后壓塊、索壓塊等等。