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華邦鋼結(jié)構(gòu)

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鋼結(jié)構(gòu)體系中梁柱連接節(jié)點的形式

2019-01-11 16:20 陜西鋼結(jié)構(gòu) 華邦建設(shè)

  一、節(jié)點概述

陜西鋼結(jié)構(gòu)

  鋼結(jié)構(gòu)體系中,粱與柱的連接節(jié)點起到傳遞彎距和剪力的作用,不但影響到結(jié)構(gòu)承載力的可靠性,還直接影響到工程造價。按照梁柱連接的轉(zhuǎn)動剛度與連接構(gòu)造之間的關(guān)系可將梁柱連接節(jié)點分為三類:

  1、鉸接(柔性連接)

  分析、設(shè)計中假定為僅傳遞剪力,不傳遞彎距。通常視將梁的腹板與柱相連或梁端承托件連于柱的節(jié)點為鉸接。

  2、剛性連接

  假定框架變形時梁柱沒有相對轉(zhuǎn)動,之間的夾角保持不變。包括全焊連接、全栓連接、栓焊連接等。在高層鋼結(jié)構(gòu)中,凡抵抗側(cè)力的框架一般均采用剛接。

  3、半剛性連接

  轉(zhuǎn)動剛度介于剛接與鉸接之間的連接形式。

  二、節(jié)點改進形式

陜西鋼結(jié)構(gòu)

  1994年美國Northridge地震和1995年日本Kobe地震中焊接梁柱剛性節(jié)點出現(xiàn)大量脆斷現(xiàn)象且破壞位置主要集中在梁翼緣與柱連接的焊縫處。美、日學者在地震后進行調(diào)查、試驗研究的基礎(chǔ)上指出了影響節(jié)點承載力和延性的三個主要因素:焊接金屬的斷裂韌性,焊接孔的尺寸形狀,節(jié)點板的變形控制。各國學者對此進一步的研究提出了若干改造節(jié)點延性的措施,主要包括:

  1、改進節(jié)點區(qū)焊接孔構(gòu)造形式,緩解局部應(yīng)力集中??捎行У脑鰪姽?jié)點的延性,而且對節(jié)點區(qū)的承載力影響較小,制作工藝與傳統(tǒng)節(jié)點基本相同。

  2、通過加腋(或加蓋板)提高節(jié)點承載力。加腋節(jié)點是在節(jié)點部位梁的下面加上三角形粱腋,以增加節(jié)點處的有效高度,迫使塑性鉸在節(jié)點區(qū)域外形成,減少梁下翼緣處對接焊縫的應(yīng)力。

  3、對梁截面局部削弱,使塑性鉸從節(jié)點區(qū)移至梁上,稱為“狗骨式節(jié)點。其特點是在梁的上下翼緣靠近節(jié)點處進行削弱,通過削弱梁來保護節(jié)點,迫使強震作用下塑性鉸偏離脆弱的節(jié)點焊縫,出現(xiàn)在具有很大延性的梁上。

  三、 節(jié)點設(shè)計要求

  由于全焊式或栓焊式梁柱節(jié)點的易于制作及經(jīng)濟性,目前最常用的鋼框架體系連接方式仍是焊接和高強螺栓連接。國內(nèi)外對現(xiàn)有剛性節(jié)點的改造也大多是針對普通節(jié)點塑性區(qū)小的缺陷。因此在梁柱連接節(jié)點設(shè)計中,必須切實作到。強節(jié)點弱構(gòu)桿,實現(xiàn)延性設(shè)計,充分發(fā)揮鋼材的塑性:

  1、彈性階段

  梁柱連接處的抗彎能力必須大于框架梁的抗彎能力,防止受大震作用時因梁柱連接處可能存在的某些缺陷導致框架橫梁在尚未出現(xiàn)塑性鉸之前,節(jié)點過早的發(fā)生脆性破壞。

  2、 彈塑性階段

  控制塑性鉸產(chǎn)生的位置,使塑性鉸出現(xiàn)在連接節(jié)點區(qū)之外,以達到耗散地震能量的目的。

  傳統(tǒng)的鋼框架分析和設(shè)計中,—般假定梁柱節(jié)點是完全的剛接或理想的鉸接。在我國,由于技術(shù)水平的限制,剛性節(jié)點在很多情況下不能達到設(shè)計要求,存在著大量的工程隱患。因此應(yīng)提倡在設(shè)計中即采用半剛性連接設(shè)計。典型的半剛性節(jié)點有單腹板連接、雙腹板連接,齊平端板連接、矮端板連接、延伸端板連接,頂?shù)捉卿撨B接、頂?shù)捉卿摳拱咫p角鋼連接和短T型鋼連接。對地震荷載而言,半剛性節(jié)點變形大、韌性好,具有較強的耗能能力。同時還可以減少斜撐的數(shù)量及節(jié)點用鋼量,是理想的鋼框架梁柱節(jié)點形豐剛性連接的主要形式。

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