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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
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
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(xué)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(xué)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。可有效的增強節(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(dǎo)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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