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结构工程师:地震后美日钢框架节点设计的改进
来源: 日期:2008年06月25日 点击:
到塑性弯矩时,梁下翼缘坡口焊缝处会出现超高应力。超应力的出现因素有:当螺栓连接的腹板不足以参加弯矩传递时, 柱翼缘受弯导致梁翼缘中段存在着较大的集中应力;在供焊条通过的焊接工艺孔处,存着附加集中应力;据观察,有一大部分剪力实际是由翼缘焊缝传递,而不是象通常设计假设的那样由腹板的连接传递。梁翼缘坡口焊缝的应力很高,很可能对节点破坏起了不利影响。Popov[4]采用8节点块体单元有限元模拟分析发现,节点应力分布的最高应力点, 是在梁的翼缘焊缝处和节点板域,节点板域的屈服从中心开始,然后向四周扩散。 岭前进行的大量试验表明,当焊缝不出现裂纹时,节点受力情况也常常不能满足坡口焊缝 近处梁翼缘母材不出现超应力的要求。日本利用震前带有工艺孔的节点,在试验荷载下由 应变仪测得的工艺孔端点翼缘内外的应变分布,应变集中倾向出现在翼缘外侧端部,内侧则在工艺孔端部,最大应变发生在工艺孔端点位置上。应变集中的原因,不仅大于工艺孔 造成的不连续性,还在于工艺孔部分梁腹板负担的一部分剪力由翼缘去承担了,使翼缘和 柱隔板上产生了二阶弯曲应力。这些试验与分析均指出,今后对节点性能的改进,不仅应 改善焊缝,而且还应降低梁翼缘坡口焊缝处的应力水平。

  3.5 其它因素[3]

  有很多其它因素也被认为对节点破坏产生潜在影响,包括:梁的屈服应力比规定的最小值高出很多;柱翼缘板在厚度方向的抗拉强度和延性不确定;柱节点域过大的剪切屈服和变形产生不利影响;组合楼板产生负面影响。这些影响因素可能还需要一定时间进行争论, 才能弄清楚。

  4. 改进节点设计的途径

  4.1 将塑性铰的位置外移[2][3][4]在北岭地震之前,美国UBC和NEHRP两本法规对节点设计的规定,都是根据在柱 面产生塑性铰的假定提出的。由于在北岭地震中发现梁在柱面并没有产生塑性变性,却出现了裂缝。切口处的破坏是由三轴应力引起的,从而导致了脆性破坏。过去采用的焊接钢 框架节点标准

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关键字:结构工程师  节点设计
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