高层结构的X型节点

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随着楼层的升高，圆柱截面变小，节点可划发为3类。节点分叉角度约13度。相贯口长度约11m，跨越3层。相较西塔X型节点，开叉角度更小，相惯口更长，腰部更纤细（已经小于原设计管径）。尽管X型节点区域为加强层（腰桁架）区域，周边有斜腹杆，4管汇交区域为竖向荷载的转换点，因此需增加节点的可靠性。

节点设计思路：（1）沿用广州西塔X型拉板传递竖向荷载的设计思路；（2）节点腰部于纤细且上下管径不同，也无法直接相贯对接。因此采用半锥管过渡，以实现竖向荷载的传递，同时也加大的交点汇交区的断面尺寸（以第一类节点为例，相交区断面尺寸由原来1200mm增加到1400m）。腰桁架上、下弦和腹杆相管与半锥管焊接更加简单。

 深圳信通金融大厦地下6层、塔楼地上33层，总高度161.73m，外框45mX45m，核心筒22.5mX22.5m，副楼地上5层；菱形斜交钢网格外框架－钢筋混凝土核心筒结构，核心筒与外框钢结构之间仅通过少数水平钢梁及斜梁连接，楼板在本结构体系中并未起到有效的协同作用，刚性楼板假定不适于本项目。

斜交网格结构在建筑立面呈菱形，且沿各楼层尺寸统一，其边长均为5.86m。斜撑构件在F26层以下为箱型，其从下至上为B450×800×70×70~B425×425×27×27，钢材从下至上依次为Q420GJ、Q390GJ、Q390；在F26层以上为工字型，尺寸为H350×425×25×20，材质为Q390。

该项目与长沙A9项目不同点在于：（1）截面为矩形且立面为正正规规的盒式造型；（2）网格倾斜角度约45度，比较适中，外框架的抗侧能力好于内核心筒。

与常规高度外框架不同，网格本身平面内刚度大且网格均为焊接连接，在施工过程中发现，杆件焊接收缩变形，拘束力巨大，因此合理的焊缝顺序有利于减焊接残余应力。

非共面矩型管X型节点

深圳中信金融中心项目（方案阶段）位于深圳湾超级总部基区域，T1和T2高度分别为312m和212m。

塔楼结构采用斜交网格-核心筒结构，其中钢结构工程包括斜交网格及环梁、楼层钢梁、塔冠钢框架，核心筒钢骨柱等。斜交网格根据悬臂应力迹线找形得到，称为Machell truss。在结构上比传统的X型支撑更有效率，可大大减小用钢量和截面尺寸。

斜交网格主要由角柱以及斜撑组成，50层以下斜交网格均内灌混凝土，50层以上为钢框架。其中角柱共有8根，分布于建筑的4个角部，同一角部的角柱间通过角部延性梁连接。角柱为异型截面柱，其截面尺寸随建筑高度逐渐缩小，由1500x45mm变化至475x25mm，材质均为Q345。斜交网格斜撑截面主要为箱型截面，截面尺寸包括B1100x1100x24x24至B500x500x25x24渐变，节点处板厚加大，在50层以下内灌C60混凝土。

在建筑造型上实现天圆地方的效果，结构平面由方形转为圆形，立面沿高度方向逐渐内收。尽管Machell truss抗侧效率很好，其立面斜交网格由多个不规则四边形组成，且其构件截面形式均为箱型，同时角柱为异形截面。因此立面四杆交汇节点均不共面，相邻节点与节点之间的法线方向均不相同。

原节点概念设计如下图所示。若当杆件共面时是完美的，但六杆非共面，节点交汇时会存在大量的错边。

撑网格上每个节点均由的四根杆件+环梁六杆交汇而成，节点均处于四个面a、b、c、d的相交，即节点相交处杆件非共面。因此节点设计即要兼顾传力的连续性，又要考虑矩形杆件交汇时空间位置的微小变化引起的错边等问题。根据放样发现有3种解决方案：

方案A节点平直，杆件弯扭以实现节点端口不共面的转换；

方案B节点弯扭，杆件平直。

方案C节点、杆件均平直非弯扭。在节点处连接错边时，由厚端板过渡连接。

通分析AB方案可知，方案A杆件均要做成弯扭杆，成本太大，且斜撑杆件沿轴线扭转，会产生附加扭矩；方案B要求节点加工精度高，但成本相于A方案低很多。方案C采用厚端板过渡，在受力小的区域在成本和安全性上更加适用。最终我们认为方案B更合适。

我们将该节点拆分为节点平直段及节点过渡区。其中节点平直段由钢板纵横交错，相当于一个大箱梁；节点过渡区由弯扭板件组成箱形对接口；在节点区域将相邻节点的杆件非共面问题在节点区消化，杆件设计为正常的箱形杆件。

小结

通上4个项目案例分享了，不同平面，不同立面变化时，圆管和方型X型节点的设计思想。

（1）相同管径的X型节点设计思路推演出非等管径的思路。

（2）当立面收进变化时，矩形X节点杆件交汇时，形成错边，提出了相应的解决思路。

资料来源：

1、广州珠江新城西塔招标图纸，节点实施方案；

2、长沙A9金融中心施工图，节点实施方案；

3、SOM深圳中信金融中心初设计文件，投标方案；

4、深圳信通金融中心招标图纸，节点实施方案。

文中节点合理化成果、效果图片展示来源于JG技术团队。

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