鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)抗震性能研究

1、鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)抗震性能研究鋼結(jié)構(gòu)梁柱連接節(jié)點(diǎn)是保證梁和柱連接的關(guān)鍵部件，也是結(jié)構(gòu)的關(guān) 鍵部位，關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全，其性能直接影響結(jié)構(gòu)的剛度、穩(wěn)定性和承載 能力。對(duì)近年來(lái)節(jié)點(diǎn)抗震構(gòu)造措施的進(jìn)行研究，分析研究鋼柱和鋼梁節(jié)點(diǎn) 抗震改進(jìn)措施，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)抗農(nóng)性能具有重要的理論和工程意義。隨著國(guó)家建設(shè)發(fā)展速度的快速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)體系在建筑工程中的應(yīng)用 越來(lái)越廣泛。鋼結(jié)構(gòu)建筑平面布置靈活、抗震性能好、計(jì)算理論相對(duì)成熟。 鋼結(jié)構(gòu)建筑是山鋼梁、鋼柱構(gòu)件通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)成，連接節(jié)點(diǎn)是保證梁與 柱協(xié)同工作、形成結(jié)構(gòu)整體的關(guān)鍵部件，它的性能直接影響結(jié)構(gòu)體系的剛 度、穩(wěn)定性和承載能力。在震害中，鋼結(jié)構(gòu)建筑部分破壞表現(xiàn)為：梁柱節(jié)

2、 點(diǎn)部位發(fā)牛了斷裂、脆性斷裂，梁柱節(jié)點(diǎn)焊縫連接發(fā)生破壞等。因此鋼結(jié) 構(gòu)梁柱連接節(jié)點(diǎn)抗震性能存在著不足。常見(jiàn)梁-柱節(jié)點(diǎn)抗震設(shè)計(jì)及構(gòu)造措施通過(guò)提高梁柱聯(lián)接節(jié)點(diǎn)處焊縫材料強(qiáng)度、韌性、施工質(zhì)量和焊接工藝、 改進(jìn)焊接工藝孔的形狀和尺寸，設(shè)計(jì)耗能元件的連接節(jié)點(diǎn)，加強(qiáng)或削弱梁 柱連接節(jié)點(diǎn)，改善梁柱節(jié)點(diǎn)抗震性能。其屮削弱梁柱節(jié)點(diǎn)較為常用。目前高層鋼框架梁柱節(jié)點(diǎn)連接的主耍采用剛性連接。常見(jiàn)有三種剛性 連接：全部焊連接；全部栓連接；栓焊連接。其中螺栓與焊接連接 最為常用。典型的栓焊剛性梁柱連接形式見(jiàn)圖1-圖4。國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)研究結(jié) 果表明，全栓連接施工方便卻方面費(fèi)用太高；而栓焊連接表現(xiàn)出良好的抗 震性能造價(jià)又低的優(yōu)點(diǎn)

3、。因此大多數(shù)梁柱連接采用栓焊混合連接。圖1圖2圖3圖4梁-柱剛性連接抗震受力特點(diǎn)栓焊混合連接方式（梁翼緣與柱子翼緣全熔透焊接、梁腹板與柱翼緣 螺栓連接），栓焊混合連接施工方便，經(jīng)濟(jì)性好，剛度和強(qiáng)度穩(wěn)定。工字 形或h型鋼梁與柱子連接時(shí)，若采用焊接，受施焊條件，焊縫缺陷以及焊 接的殘余應(yīng)力等因素的影響，則其連接的抗彎承載力會(huì)降低。在實(shí)際慝害 中，有很多在節(jié)點(diǎn)區(qū)域出現(xiàn)了脆性破壞或者鋼梁出現(xiàn)了塑形變形，表現(xiàn)為 梁下翼緣與柱子z間的全熔透焊縫出現(xiàn)裂紋，全融透焊縫與母材z間形成 貫通裂縫，梁焊接在一起的柱翼緣被撕裂，裂縫貫穿柱子翼緣，裂紋貫穿 整個(gè)板域。改進(jìn)型節(jié)點(diǎn)具體措施及受力特征如下：（1）狗骨型節(jié)點(diǎn)在

4、梁上翼緣焊縫的附近，沿梁的軸向?qū)ζ渖舷乱砭壈宸謩e進(jìn)行了對(duì)稱(chēng) 的圓弧狀切割，梁上被削弱的翼緣區(qū)在這種節(jié)點(diǎn)上起到“保險(xiǎn)絲”作用, 迫使大震作用下的塑性較離開(kāi)性能相對(duì)差的翼緣焊縫而出現(xiàn)在塑性較好 的梁上，在往復(fù)載荷載實(shí)驗(yàn)作用下，狗骨型節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變滯回曲線呈穩(wěn) 定而豐滿的紡錘形，表現(xiàn)出良好的延性。狗骨型節(jié)點(diǎn)會(huì)使強(qiáng)度削弱4%-7%。 如多高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造詳圖（01sg519）標(biāo)準(zhǔn)圖集中推薦采 用擴(kuò)翼狗骨型（工地焊縫）、擴(kuò)翼狗骨型（工廠焊縫）和蓋板加強(qiáng)狗骨型 的三種箱柱-ii鋼梁節(jié)點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了塑性較外移的目的，抗震性能較 好。(2) 梁腹板開(kāi)槽型節(jié)點(diǎn)此節(jié)點(diǎn)保護(hù)了梁翼緣焊縫，梁柱塑性較的位

5、置位于距剪切連接板端部 約一半梁高的位置，減小了節(jié)點(diǎn)焊縫處的應(yīng)力集屮，改善了節(jié)點(diǎn)焊縫的受 力狀況，節(jié)點(diǎn)破壞表現(xiàn)為梁翼緣板的局部屈曲破壞。(3) 梁腹板打孔型節(jié)點(diǎn)梁腹板開(kāi)孔構(gòu)造可以使得開(kāi)孔截面局部轉(zhuǎn)動(dòng)變形增大，破壞一般會(huì)使 梁腹板發(fā)生局部屈曲，降低了脆性破壞的可能性。(4) 邊板節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)處的邊板全部采用工廠焊接，避免了梁端工地焊縫。存在問(wèn)題及不足1.截面削弱降低了梁的承載力與剛度，影響整體鋼結(jié)構(gòu)的承載力。2不經(jīng)濟(jì)、材料浪費(fèi)，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工精度要求較高。3. 部分節(jié)點(diǎn)沒(méi)冇達(dá)到預(yù)期的延性，需花費(fèi)大量的維修費(fèi)用。4. 鋼框架栓焊混合剛性連接的受力性能、破壞機(jī)理的研究不足。5梁端加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)了梁端，同時(shí)必須加大柱子截面尺寸，造成造 價(jià)的增加。6標(biāo)準(zhǔn)圖集多、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造詳圖(含2004年局 部修改版(01sg519)屮推薦了幾種抗震性能節(jié)點(diǎn)型式，但節(jié)點(diǎn)抗震性能 需耍試驗(yàn)及理論檢驗(yàn)其抗震可靠性。結(jié)語(yǔ)在多層和高層鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，梁柱剛性連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重耍的組成部分，因其設(shè)計(jì)得