土木工程中構件連接節點分析論文

土木工程中構件連接節點分析論文

　　1構件節點的發展歷程

　　在土木工程領域，古代人類最早用木頭建造房屋，而榫卯和木釘就是最早出現的節點連接方式，發展到了現代，木結構建筑主要采用鐵釘、螺栓、連接件等方式，隨著建筑材料的革新和建筑行業的不斷發展，進而有了磚混結構，混凝土結構，鋼結構，鋼—混凝土結構等結構體系，傳統的節點形式已經遠遠不能滿足現代建筑行業的需求，故而出現了螺栓連接、焊接等一系列新型節點連接形式。但每種節點連接方式都有其自己的適用范圍，木結構的常用的連接方法有榫卯、釘連接、螺栓連接和連接件連接等;混凝土梁柱連接一般為現澆和預制兩種;鋼結構有焊接、鉚釘連接和螺栓連接。除上述連接外，在輕鋼結構中還經常采用抽芯鉚釘、自攻螺釘和焊釘等連接方式。

　　2節點連接的類型和特點

　　2．1榫卯連接

　　榫卯連接是中國獨創的一種連接方式，“榫”就是凸出來的部分，“卯”就是凹進去的部分，榫卯結構的連接不需要借助其他輔助件，僅僅依靠建筑本身各構件來完成組合，既美觀，又經久耐用，而且其組合和拆卸都非常方便。卯榫結構在傳承與發展的過程中不斷創新，至今已有上百種榫卯，最常用的有龍鳳榫、抱肩榫、夾頭榫等幾十種類型，代表建筑有紫禁城，大觀園，山西懸空寺等。這種結構不僅能夠承受較大的荷載，還能允許一定的變形，在地震荷載作用下通過變形來吸收一定的地震能量，減小結構的地震響應，具有較好的抗震性能。

　　2．2鉚釘連接

　　鉚釘連接是將預制釘頭插人被連接構件的釘孔中，然后在外力的作用下，將另一端壓成封閉狀，使連接件被鉚釘卡緊而形成的一種牢固連接。鉚釘的分類不拘形式，種類繁多，常用的有半圓頭鉚釘、實心鉚釘、抽芯鉚釘和空心鉚釘等。鉚釘連接具有力的傳遞路徑可靠，鉚接強度高，密封性能好，塑性和韌性較好，質量易于控制等優點，可用于承受動載的重型結構，但其構造復雜，加工精度要求高，費工費時。目前，鉚釘連接很少被采用，已基本被焊接和高強螺栓連接所取代［2］。

　　2．3螺栓連接

　　螺栓連接是用于緊固連接兩個帶有通孔零件的一種連接形式，應用比較廣泛。目前鋼結構領域比較常用的節點連接形式有普通螺栓連接和高強度螺栓連接，螺栓連接具有施工方便，結構簡單，形式多樣，裝拆方便，成本低等優點，特別適用于工地安裝。但螺栓連接必須對構件進行開孔處理，構件截面受到一定的削弱，而且被連接的構件需要互相搭接或另設拼接件等連接件，用材量較大。而且在交變荷載作用下，易松動。

　　2．4焊接

　　焊接是通過熱量使焊條和焊件熔化經冷卻凝結連接成一體的連接形式。焊接被廣泛應用于鋼結構建筑領域中，其優點是:任何形式的構件一般都可直接相連，不用削弱構件的截面。構造簡單，用料經濟，制造加工方便，連接剛度大，自動化程度高。其缺點是:焊縫附近的鋼材會因焊接高溫作用而形成熱影響區，導致局部材質變脆。焊接過程中鋼材受到不均勻的加熱和冷卻，使結構產生焊接殘余應力和殘余變形，對結構的承載力、剛度和使用性能有一定的影響。此外，焊接連接剛度大，局部裂縫一旦發生很容易擴展到整體，且焊接的塑性和韌性較差，低溫下容易發生脆性破壞。

　　2．5鑄鋼節點

　　鑄鋼節點是整體澆筑連接的一種形式，形狀千差萬別。根據鑄鋼節點的內部構造可分為實心鑄鋼節點、空心鑄鋼節點和半空心半實心鑄鋼節點;根據節點形式主要分為鑄鋼空心球管節點、鑄鋼支座節點和鑄鋼相貫節點等。鑄鋼節點相比以上的節點連接形式，主要特點［3］為:(1)整體性好。鑄鋼節點在廠內整體澆鑄，可避免相貫線切割及重疊焊縫焊接引起的應力集中;(2)適應性。鑄鋼節點設計自由度大，根據建筑結構的不同需要可生產出具有復雜外形和內部結構的節點，同時也可按受力狀況采取最合理的截面形式，改善節點的應力分布;(3)應用廣。鑄鋼節點不受節點的形狀、位置和尺寸的限制，不但能用于結構的中部節點，也能用于支座節點。鑄鋼節點主要應用在支座節點、桿件節點、錨具夾具等建筑構件中，具有廣闊的應用前景。

　　3歸納對比

　　針對土木工程中常用構件連接節點的類型，對其優缺點做出了簡單的對比，結果如下。(1)榫卯連接:常用結構為木結構。優點:中國獨創，自身組合，具有視覺美感，易于拆卸，抗震性較好;缺點:機械化難度大，要求精度高，縱向上具備強度和韌性，橫向容易折斷。(2)鉚釘連接:常用結構為鋼結構。優點:種類多，強度高，塑性和韌性好，易于檢查;缺點:精度高，費鋼費工，勞動條件差，成本高。(3)螺栓連接:常用結構為木結構和鋼結構。優點:結構簡單，形式多樣，裝拆方便，成本低，適用于工地安裝;缺點:開孔對構件截面有一定削弱，增加用鋼量，精度要求高。(4)焊接連接:常用結構為鋼結構。優點:構造簡單，加工方便，剛度大，自動化程度高;缺點:焊接容易產生缺陷，進而發生脆性破壞。(5)鑄鋼連接:常用結構為鋼結構。優點:整體澆筑，適應性強，應用范圍廣;缺點:工藝高，自重較大，成本較高，受力復雜。由土木工程中常用類型節點連接的對比結果可知，每種節點都有自己獨特的優越性和適用性，我們很難去一概而論哪類節點好，哪類節點不好，只有視具體情況而定。

　　4結語

　　隨著土木工程的不斷發展，節點連接的形式和種類越來越多，不同的連接方式具有不同的適用范圍。大多數節點的連接形式都在相同性質材料之間適用，今后節點應該向不同材料構件之間的方向發展，爭取取得突破性的進展。

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