加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)抗震性能方法評(píng)述

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1、加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)抗震性能方法評(píng)述　　摘要：提高梁柱焊接節(jié)點(diǎn)的抗震性能是鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。為防止梁柱焊接節(jié)點(diǎn)在地震中出現(xiàn)來(lái)自焊縫的脆性破壞,設(shè)計(jì)上應(yīng)注意降低節(jié)點(diǎn)焊縫處的應(yīng)力集中,改善焊縫的受力狀態(tài),設(shè)法利用鋼材的塑性?xún)?chǔ)備來(lái)耗散地震能量,并根據(jù)抗震設(shè)防要求和地震作用特點(diǎn)選用韌性達(dá)標(biāo)的焊接材料。關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)抗震性能中圖分類(lèi)號(hào)：TU319文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A一、引言為防止梁柱焊接節(jié)點(diǎn)在地震中出現(xiàn)來(lái)自焊縫的脆性破壞,設(shè)計(jì)上應(yīng)注意降低節(jié)點(diǎn)焊縫處的應(yīng)力集中,改善焊縫的受力狀態(tài),設(shè)法利用鋼材的塑性?xún)?chǔ)備來(lái)耗散地震能量,并根據(jù)抗震設(shè)防要求和地

2、震作用特點(diǎn)選用韌性達(dá)標(biāo)的焊接材料。依據(jù)“小震不壞,大震不倒”的鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防要求,在梁柱焊接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)上應(yīng)體現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)原則,即讓結(jié)構(gòu)中的塑性鉸出現(xiàn)在梁上。5“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)原則讓梁屈服在先,目的即在于利用梁的塑性變形來(lái)耗散地震能量,以保證柱和結(jié)構(gòu)的安全。為了避免塑性鉸出現(xiàn)在韌度較差的焊接接頭處，最好將梁的塑性鉸位置從焊接節(jié)點(diǎn)區(qū)域移開(kāi)，以此讓結(jié)構(gòu)發(fā)生延性破壞，避免脆性破壞。塑性鉸外移的方法有兩種：一是在離開(kāi)梁根部一定距離處將梁截面局部削弱，即“削弱型”，例如：“狗骨頭”型節(jié)點(diǎn)【1-2】、腹板開(kāi)洞型節(jié)點(diǎn)【3】、開(kāi)長(zhǎng)槽型節(jié)點(diǎn)以及焊接孔

3、擴(kuò)大型節(jié)點(diǎn)；另一種是將節(jié)點(diǎn)部位局部加強(qiáng)，即“加強(qiáng)型”，例如：翼緣加厚型節(jié)點(diǎn)、翼緣加寬型節(jié)點(diǎn)、耳板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)、加勁肋加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)以及腋梁加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)。二、“削弱型”節(jié)點(diǎn)狗骨式削弱型梁柱節(jié)點(diǎn)是最常見(jiàn)的一種，它是通過(guò)對(duì)梁翼緣截面局部尺寸進(jìn)行合理的削弱，將塑性鉸從容易產(chǎn)生集中應(yīng)力而發(fā)生脆性破壞的焊縫處轉(zhuǎn)移到鋼梁上，并最終在狗骨式翼緣削弱截面形成塑性鉸，從而避免梁柱節(jié)點(diǎn)發(fā)生脆性破壞，使材料充分耗能，達(dá)到節(jié)點(diǎn)優(yōu)化、提高結(jié)構(gòu)抗震性能的目的。研究表明：1)狗骨式翼緣削弱型梁柱節(jié)點(diǎn)比普通形式節(jié)點(diǎn)的變形能力更強(qiáng)，由于狗骨式梁柱節(jié)點(diǎn)獨(dú)特的弧形削弱結(jié)構(gòu)，使其在受到往復(fù)

4、荷載作用下，梁柱狗骨式節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)出更好的滯回性。狗骨式節(jié)點(diǎn)能有效的使梁端塑性鉸外移，增強(qiáng)了鋼框架結(jié)構(gòu)的延性。52）焊接過(guò)程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力降低了結(jié)構(gòu)承載力。對(duì)于雙腹板頂?shù)捉卿?、螺栓、焊縫混合連接的狗骨式梁柱節(jié)點(diǎn)而言，焊縫對(duì)提高結(jié)構(gòu)剛度起到很大的作用，其結(jié)構(gòu)的承載力比無(wú)焊縫連接情況的要高；混合連接狗骨式連接節(jié)點(diǎn)的受力性能要比單一連接構(gòu)件優(yōu)越。3）另外，為了充分發(fā)揮狗骨式梁柱節(jié)點(diǎn)在疲勞荷載作用下的力學(xué)性能，應(yīng)確保梁柱連接處焊縫的質(zhì)量和焊接強(qiáng)度。另一種常見(jiàn)的“削弱型”節(jié)點(diǎn)——“腹板開(kāi)孔”型節(jié)點(diǎn)，通過(guò)在梁腹板開(kāi)洞,使節(jié)點(diǎn)區(qū)以外的梁截面先于節(jié)點(diǎn)形成塑性鉸

5、，可以將塑性鉸從節(jié)點(diǎn)部位移動(dòng)到梁上。研究表明：腹板未開(kāi)孔時(shí),梁在節(jié)點(diǎn)部位有明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象,該部位應(yīng)力最大,由于節(jié)點(diǎn)是焊縫位置,在動(dòng)力作用下容易發(fā)生脆性斷裂。腹板開(kāi)孔后,在孔附近由于應(yīng)力集中的原因,塑性鉸位置從節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了孔附近的梁上,這樣就可以避免節(jié)點(diǎn)處的脆性斷裂。腹板開(kāi)孔后的梁的滯回曲線(xiàn)明顯比腹板未開(kāi)孔的梁的滯回曲線(xiàn)更加飽滿(mǎn),所以吸收能量的能力更強(qiáng),從而更適合節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的抗震。三、“加強(qiáng)型”節(jié)點(diǎn)常用的“加強(qiáng)型“”節(jié)點(diǎn)——梁端翼緣擴(kuò)翼型節(jié)點(diǎn)按細(xì)部構(gòu)造可以分為梁端翼緣側(cè)板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)和梁端翼緣直接擴(kuò)翼型節(jié)點(diǎn)，其工作原理是通過(guò)加大梁翼緣端部截面

6、，增大梁柱連接處的抗彎能力，使梁柱端部焊縫和焊縫區(qū)域斷面應(yīng)力小于非焊接區(qū)，促使塑性鉸的位置離開(kāi)柱面梁端一定距離，達(dá)到塑性鉸外移設(shè)計(jì)目標(biāo)。通過(guò)對(duì)此類(lèi)節(jié)點(diǎn)的研究得出的結(jié)論：5１）梁端翼緣擴(kuò)大型節(jié)點(diǎn)在加載過(guò)程中均出現(xiàn)了明顯的塑性變形，均能有效地將塑性鉸轉(zhuǎn)移到梁翼緣擴(kuò)大端截面以外的位置，避免了在梁端翼緣焊縫附近發(fā)生脆性破壞。2）節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式對(duì)抗震性能影響顯著，與梁端翼緣側(cè)板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)相比較，梁端翼緣直接擴(kuò)翼型節(jié)點(diǎn)的塑性變形和耗能能力更強(qiáng)，建議在實(shí)際工程中采用梁端翼緣直接擴(kuò)翼型節(jié)點(diǎn)，可以有效保證梁柱節(jié)點(diǎn)連接的塑性變形和耗能能力?！　∷摹⒔Y(jié)語(yǔ)綜上所述,

7、應(yīng)從以下三方面著手改善鋼結(jié)構(gòu)梁柱焊接節(jié)點(diǎn)的抗震性能:(1)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上注意降低節(jié)點(diǎn)梁端翼緣焊縫處的應(yīng)力集中,改善焊縫的受力狀態(tài),迫使大震作用下的塑性鉸離開(kāi)性能相對(duì)差的梁翼緣焊縫,出現(xiàn)在塑性較好的梁上,即利用鋼材的塑性?xún)?chǔ)備來(lái)吸收地震能量,避免梁柱焊接節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)源于焊縫的脆性破壞。(2)制造和安裝梁柱焊接節(jié)點(diǎn)時(shí),應(yīng)注意消除梁端翼緣焊縫處的各種應(yīng)力集中源,包括避免出現(xiàn)焊接缺陷并妥善處置引弧板和墊板。(3)應(yīng)根據(jù)抗震設(shè)防的要求和地震作用特點(diǎn)提出對(duì)梁柱焊接節(jié)點(diǎn)局部韌性的要求,選用韌性達(dá)標(biāo)的焊接材料。參考文獻(xiàn)[1]LiFengxiang,KanaoIor

8、i,LiJun,etal.5LocalbucklingofRBSbeamssubjectedtocyclicloading[J].JournalofStructuralEngin