鋼框架梁柱弱軸節(jié)點(diǎn)連接研究_1

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1、鋼框架梁柱弱軸節(jié)點(diǎn)連接研究　　【摘要】鋼結(jié)構(gòu)由于其良好的經(jīng)濟(jì)性能、抗震性能廣泛應(yīng)用于高層建筑。梁柱節(jié)點(diǎn)的性能是影響結(jié)構(gòu)整體性能的關(guān)鍵。近年來，國內(nèi)外對梁柱連接的受力性能進(jìn)行了廣泛研究，但研究主要集中在梁柱強(qiáng)軸連接，而對梁柱弱軸連接僅有少量的試驗(yàn)研究和理論分析。本文介紹了鋼框架梁柱弱軸節(jié)點(diǎn)連接，并介紹了狗骨式節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)原則?！娟P(guān)鍵詞】梁柱弱軸連接；狗骨式節(jié)點(diǎn)；塑性鉸　　目前國內(nèi)外對梁柱連接的研究主要集中在梁柱強(qiáng)軸連接上即梁垂直于H型鋼柱翼緣的連接。對梁柱弱軸連接即梁垂直于H型鋼柱腹板的連接僅有少量研究。鋼結(jié)構(gòu)框架體系一般縱橫兩個(gè)方向均為框架，梁柱弱

2、軸連接實(shí)質(zhì)上和強(qiáng)軸連接一樣普遍。弱軸連接的分析和設(shè)計(jì)比強(qiáng)軸連接更困難，不僅因?yàn)檫B接理論上的最大強(qiáng)度和在梁上或柱上形成塑性鉸一致，而且對弱軸連接還存在限制最大強(qiáng)度的其它因素。如果被焊到柱腹板上梁的翼緣比柱的寬度窄許多，在柱子或梁上形成塑性鉸以前，一個(gè)屈服線型的機(jī)構(gòu)在柱腹板上形成。在根據(jù)塑性理論確定的塑性極限荷載達(dá)到之前，還可能發(fā)生柱翼緣和腹板的局部屈曲或連接材料的破壞。另外，柱翼緣對空間的限制使安裝困難，連接構(gòu)造設(shè)計(jì)復(fù)雜，所以對鋼結(jié)構(gòu)框架梁柱弱軸連接的性能研究尤為重要。鋼框架梁柱弱軸節(jié)點(diǎn)連接研究　　【摘要】鋼結(jié)構(gòu)由于其良好的經(jīng)濟(jì)性能、抗震性能廣泛應(yīng)

3、用于高層建筑。梁柱節(jié)點(diǎn)的性能是影響結(jié)構(gòu)整體性能的關(guān)鍵。近年來，國內(nèi)外對梁柱連接的受力性能進(jìn)行了廣泛研究，但研究主要集中在梁柱強(qiáng)軸連接，而對梁柱弱軸連接僅有少量的試驗(yàn)研究和理論分析。本文介紹了鋼框架梁柱弱軸節(jié)點(diǎn)連接，并介紹了狗骨式節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)原則。【關(guān)鍵詞】梁柱弱軸連接；狗骨式節(jié)點(diǎn)；塑性鉸　　目前國內(nèi)外對梁柱連接的研究主要集中在梁柱強(qiáng)軸連接上即梁垂直于H型鋼柱翼緣的連接。對梁柱弱軸連接即梁垂直于H型鋼柱腹板的連接僅有少量研究。鋼結(jié)構(gòu)框架體系一般縱橫兩個(gè)方向均為框架，梁柱弱軸連接實(shí)質(zhì)上和強(qiáng)軸連接一樣普遍。弱軸連接的分析和設(shè)計(jì)比強(qiáng)軸連接更困難，不僅因?yàn)檫B

4、接理論上的最大強(qiáng)度和在梁上或柱上形成塑性鉸一致，而且對弱軸連接還存在限制最大強(qiáng)度的其它因素。如果被焊到柱腹板上梁的翼緣比柱的寬度窄許多，在柱子或梁上形成塑性鉸以前，一個(gè)屈服線型的機(jī)構(gòu)在柱腹板上形成。在根據(jù)塑性理論確定的塑性極限荷載達(dá)到之前，還可能發(fā)生柱翼緣和腹板的局部屈曲或連接材料的破壞。另外，柱翼緣對空間的限制使安裝困難，連接構(gòu)造設(shè)計(jì)復(fù)雜，所以對鋼結(jié)構(gòu)框架梁柱弱軸連接的性能研究尤為重要。　　梁柱連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的設(shè)計(jì)思想。就是在強(qiáng)震作用下，節(jié)點(diǎn)的承載力高于構(gòu)件截面的承載力，從而通過梁端塑性鉸的形成來耗散地震能，保證

5、結(jié)構(gòu)完整不致發(fā)生倒塌，以實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)計(jì)的目標(biāo)。對于傳統(tǒng)的梁柱栓焊剛性連接，由于連接端板材的不連續(xù)及柱對梁端的約束作用，梁端很難形成塑性鉸，改變某些參數(shù)雖然能在一定程度上提高其延性，但仍達(dá)不到對連接塑性變形能力的要求。因此，在明晰梁柱剛性連接受力特點(diǎn)和破壞機(jī)理的基礎(chǔ)上，開發(fā)新型的梁柱連接，才能從根本上解決傳統(tǒng)梁柱剛性連接的脆性破壞問題。為了實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的設(shè)計(jì)思想，研究者一般采用下述三條途徑以改善傳統(tǒng)梁柱剛性節(jié)點(diǎn)的抗震性能：加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)。即通過增加節(jié)點(diǎn)連接件來提高節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度。但必須保證不能出現(xiàn)弱柱，有違“強(qiáng)柱弱梁”抗震設(shè)計(jì)原則。如蓋板式、梁腋式、

6、梁肋式等。削弱型節(jié)點(diǎn)。其設(shè)計(jì)思想是通過對距離梁柱連接處一定距離的梁截面進(jìn)行局部削弱，迫使地震荷載作用下塑性鉸的形成位置偏離脆性較高的節(jié)點(diǎn)焊縫區(qū)而出現(xiàn)在具有較大延性的梁上，即通過削弱梁來保護(hù)節(jié)點(diǎn)，頗有點(diǎn)中國傳統(tǒng)思想－舍車保帥的思想。符合“強(qiáng)柱弱梁”，“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的大前提。如翼緣狗骨式連接、腹板開槽削弱連接、腹板開洞連接。預(yù)應(yīng)力節(jié)點(diǎn)。預(yù)應(yīng)力節(jié)點(diǎn)是美國Lehigh大學(xué)和加州大學(xué)最近研制的一種新型鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)[1]。它借鑒了預(yù)制鋼筋混凝土框架中的無粘結(jié)后張拉節(jié)點(diǎn)的有關(guān)研究成果，在鋼框架梁柱連接節(jié)點(diǎn)中增設(shè)鋼拉桿，并采用后張拉法施加預(yù)應(yīng)力?！　〖訌?qiáng)型節(jié)點(diǎn)在

7、增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的同時(shí)也增加節(jié)點(diǎn)區(qū)域的焊縫，而焊縫過多會使節(jié)點(diǎn)區(qū)域出現(xiàn)脆性斷裂的可能性增加，為了降低這種可能性需要顯著提高施焊質(zhì)量，即對現(xiàn)場施工條件及工人的技術(shù)水平提出了更高的要求，因此不容易推廣。預(yù)應(yīng)力節(jié)點(diǎn)對施工要求較高，國內(nèi)相關(guān)方面的介紹很少。梁柱弱軸翼緣削弱的狗骨式連接即圖2所示的節(jié)點(diǎn)具有較好的應(yīng)用價(jià)值。　　翼緣狗骨式削弱節(jié)點(diǎn)根據(jù)削弱形狀的不同，分為直線型、錐型和圓弧型三種。其中圓弧型狗骨式節(jié)點(diǎn)因削弱部位橫截面過渡比較均勻，可以減小應(yīng)力集中的程度，構(gòu)造也較簡單，廣泛地被工程界所接受?！　⊥ㄟ^震害及試驗(yàn)研究表明，傳統(tǒng)的剛性節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)并未很好的發(fā)揮梁本身

8、的抗彎承載力，使其在合適的位置形成并發(fā)展成為塑性鉸。因此，在震后進(jìn)行的研究中，減少梁翼緣處對接焊縫的應(yīng)力，人為地使塑性鉸在梁上某一部位形