美日地震后兩國對鋼框架節(jié)點設計的改進措施-文庫吧資料
2025-06-23 22:40本頁面
【正文】 。日本1996年發(fā)表的《鋼結 構工程技術指針》和1997年發(fā)表的《鋼結構技術指針》JASS6等，僅提出了鋼框架梁柱連接節(jié)點的構造改進形式，對節(jié)點構造特別是扇形切角工藝孔作了不少規(guī)定，目的也是消除可能出現(xiàn)的裂縫，保證結構的非彈性變形。因它制作方便、省工，由美國公司設計的我國天津國貿大廈鋼框架中也已采用了 這種節(jié)點形式。實際上，將梁截面減弱使塑性鉸外移的方法，早在北嶺地震以前即有學者提 出過，北嶺地震后又作了研究，在技術上己較成熟[4] ，從近期在美國鹽湖城建造的25層辦公 樓中采用的犬骨式(dogbone)連接，就可以看到它的構造細節(jié)。而將塑性鉸自柱面外移的建議，試驗已表明是可行的和行之有效的。 也有一部分專業(yè)技術人員認為，在構造上采取某些措施仍可使塑性鉸出現(xiàn)在柱面附近， 這些措施包括限制構件的截面，控制梁柱鋼材的有關強度，使母材和焊縫金屬有足夠的沖擊韌性，在節(jié)點構件上消除缺口效應等。鋼梁中的塑性鉸典型長度約為梁高的一半，當對節(jié)點局部加強時，可取塑性鉸位置為距加強部分的邊緣處梁高的1／3。 因此，為了取得可靠的性能，最好還是將梁柱連接在構造上使塑性鉸外移。試驗表明，其節(jié)點轉動能力不超過 O．005rad，大大小于SAC建議的最小塑性轉動能力0．03rad。切口處的破壞是由三軸應力引起的，從而導致了脆性破壞。 4． 改進節(jié)點設計的途徑 4．1 將塑性鉸的位置外移[2][3][4] 在北嶺地震之前，美國UBC和NEHRP兩本法規(guī)對節(jié)點設計的規(guī)定，都是根據(jù)在柱 面產(chǎn)生塑性鉸的假定提出的。 3．5 其它因素[3] 有很多其它因素也被認為對節(jié)點破壞產(chǎn)生潛在影響，包括：梁的屈服應力比規(guī)定的最小值高出很多；柱翼緣板在厚度方向的抗拉強度和延性不確定；柱節(jié)點域過大的剪切屈服和變形產(chǎn)生不利影響；組合樓板產(chǎn)生負面影響。這些試驗與分析均指出，今后對節(jié)點性? 艿母慕?，矄决?nbsp。 嶺前進行的大量試驗表明,當焊縫不出現(xiàn)裂紋時，節(jié)點受力情況也常常不能滿足坡口焊縫 近處梁翼緣母材不出現(xiàn)超應力的要求。梁翼緣坡口焊縫的應力很高，很可能對節(jié)點破壞起了不利影響。 梁翼緣坡口焊縫出現(xiàn)的超應力[3] 北嶺地震后對震前節(jié)點進行的分析表明，當梁發(fā)展到塑性彎矩時,梁下翼緣坡口焊縫處會出現(xiàn)超高應力。研究表明：大多數(shù)節(jié)點破壞都起源于下部襯板處。研究指出,受拉時切口部位應力最大，破壞是三軸應力引起的，表現(xiàn)為脆性破壞，外觀無屈服。 其它人員的研究也得出相同結果。 3．3 坡口焊縫處的襯板和引弧板造成人工縫[4] 實際工程中，往往焊接后將焊接襯板留在原處，這種做法已經(jīng)表明，對連接的破壞具有重要影響。因此，主要的連接 焊縫中由于施焊困難和探傷困難出現(xiàn)了質量極差的部位。很多缺陷說明，裂縫萌生在下翼緣焊縫中腹板的焊條通過孔附近，該處的下翼緣焊縫是中斷的，使缺陷更為明顯。焊縫采用E70T4型低韌性焊條，盡管焊接操作的質量很高，連接還是出現(xiàn)了早期破壞， 從而證明了焊接縫金屬沖擊韌性低,是焊接破壞的因素之一。 3．1 焊縫金屬沖擊韌性低[3] 美國北嶺地震前，焊縫多采用E70T4或E70T7自屏蔽藥芯焊條施焊，這種焊條提供的最小抗拉強度480MPa，恰帕沖擊韌性無規(guī)定，試驗室試件和從實際破壞的結構中取出的 連接試件在室溫下的試驗表明，其沖擊韌性往往只有1015J，這樣低的沖擊韌性使得連接很易產(chǎn)生脆性破壞，成為引發(fā)節(jié)點破壞的重要因素。首先認為節(jié)點破壞與加勁板、補強板腹板附加焊縫等的變動，并沒有什么直接關系，也并不是僅由設計或施工不良所能說明的，而是應從節(jié)點本身存在根本性缺陷方面去找原因。對兩國節(jié)點破壞情況的這種差異與其與構造差異的關系，還有待進一步探討。 日本鋼材俱樂部研究了扇形切角工藝孔帶襯板及底部有焊縫的兩種節(jié)點試驗。圖1是采用箱形柱時的混合連接示意圖梁翼緣與箱形柱隔板直接焊接[7] 。進入90年代后，隨著高層、超 高層和大跨度鋼結構建筑的增多，梁柱截面增大，若采用過去的梁懸臂段形式，由于運輸 尺寸上的限制，懸臂長度大致不能超過1m；另一方面，由于梁翼緣板厚增大，拼接螺栓增多，結果梁端至最近螺栓的距離只有500mm左右，截面受到很大削弱，對保證梁端塑性 變形很不利。僅管如此， 日本學者還是就腹板切角工藝孔方面的問題進行了探索，如日本建筑學會結構連接委員會和鋼材俱樂部等單位，專就工藝孔破壞狀態(tài)等問題作了系統(tǒng)深入的研究。更重要的當然是對過去長期沿 用的節(jié)點在抗震中的安全問題提出了疑問，必須認真研究和解決。 北嶺地震雖然沒有使鋼框架房屋倒塌，也沒有因鋼框架節(jié)點破壞引起人身傷亡，但使業(yè)主和保險公司支付了大量的修復費用。一般認為
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