鋼結構體系中梁柱連接節點的形式
2019-01-11 16:20 陜西鋼結構 華邦建設
一、節點概述
鋼結構體系中，粱與柱的連接節點起到傳遞彎距和剪力的作用，不但影響到結構承載力的可靠性，還直接影響到工程造價。按照梁柱連接的轉動剛度與連接構造之間的關系可將梁柱連接節點分為三類：
1、鉸接(柔性連接)
分析、設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點為鉸接。
2、剛性連接
假定框架變形時梁柱沒有相對轉動，之間的夾角保持不變。包括全焊連接、全栓連接、栓焊連接等。在高層鋼結構中，凡抵抗側力的框架一般均采用剛接。
3、半剛性連接
轉動剛度介于剛接與鉸接之間的連接形式。
二、節點改進形式
1994年美國Northridge地震和1995年日本Kobe地震中焊接梁柱剛性節點出現大量脆斷現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查、試驗研究的基礎上指出了影響節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點延性的措施，主要包括：
1、改進節點區焊接孔構造形式，緩解局部應力集中。可有效的增強節點的延性，而且對節點區的承載力影響較小，制作工藝與傳統節點基本相同。
2、通過加腋(或加蓋板)提高節點承載力。加腋節點是在節點部位梁的下面加上三角形粱腋，以增加節點處的有效高度，迫使塑性鉸在節點區域外形成，減少梁下翼緣處對接焊縫的應力。
3、對梁截面局部削弱，使塑性鉸從節點區移至梁上，稱為“狗骨式節點。其特點是在梁的上下翼緣靠近節點處進行削弱，通過削弱梁來保護節點，迫使強震作用下塑性鉸偏離脆弱的節點焊縫，出現在具有很大延性的梁上。
三、 節點設計要求
由于全焊式或栓焊式梁柱節點的易于制作及經濟性，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。國內外對現有剛性節點的改造也大多是針對普通節點塑性區小的缺陷。因此在梁柱連接節點設計中，必須切實作到。強節點弱構桿，實現延性設計，充分發揮鋼材的塑性：
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塑性鉸之前，節點過早的發生脆性破壞。
2、 彈塑性階段
控制塑性鉸產生的位置，使塑性鉸出現在連接節點區之外，以達到耗散地震能量的目的。
傳統的鋼框架分析和設計中，—般假定梁柱節點是完全的剛接或理想的鉸接。在我國，由于技術水平的限制，剛性節點在很多情況下不能達到設計要求，存在著大量的工程隱患。因此應提倡在設計中即采用半剛性連接設計。典型的半剛性節點有單腹板連接、雙腹板連接，齊平端板連接、矮端板連接、延伸端板連接，頂底角鋼連接、頂底角鋼腹板雙角鋼連接和短T型鋼連接。對地震荷載而言，半剛性節點變形大、韌性好，具有較強的耗能能力。同時還可以減少斜撐的數量及節點用鋼量，是理想的鋼框架梁柱節點形豐剛性連接的主要形式。
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