钢结构设计简单步骤和设计思路

发布日期:[08-12-30 07:25:09] 浏览人次:[]

坏, 从而证明了焊接缝金属冲击韧性低,是焊接破坏的因素之一。

3.2 焊缝存在的缺陷[3]

 对破坏的连接所作调查表明,焊接质量往往很差,很多缺陷可以看出明显违背了规范规定的焊接质量要求,不但焊接操作有问题,焊缝检查也有问题。很多缺陷说明,裂缝萌生在下翼缘焊缝中腹板的焊条通过孔附近,该处的下翼缘焊缝是中断的,使缺陷更为明显。该部位进行超声波检查也比较困难,因为梁腹板妨碍探头的设置。因此,主要的连接 焊缝中由于施焊困难和探伤困难出现了质量极差的部位。上冀缘焊缝的施焊和探伤不存在梁腹板妨碍的问题,因此可以认为是上翼缘焊缝破坏较少的原因之一。

3.3 坡口焊缝处的衬板和引弧板造成人工缝[4]

 实际工程中,往往焊接后将焊接衬板留在原处,这种做法已经表明,对连接的破坏具有重要影响。在加州大学进行的试验表明,衬板与柱翼缘之间形成一条未熔化的垂直界面,相当于一条人工缝,在梁翼缘的拉力作用下会使该裂缝扩大,引起脆性破坏。 其它人员的研究也得出相同结果。
 1995年加州大学Popov等所作的试验,再现了节点的脆性破坏,破裂的速度很高, 事前并无延性表现,因此破坏是灾难性的。研究指出,受拉时切口部位应力最大,破坏是三轴应力引起的,表现为脆性破坏,外观无屈服。他们还通过有限元模拟计算,得出最大应力集中系数出现在梁缘焊接衬板连接处中部,破坏时裂缝将从应力集中系数最大的地方开始,此一结论已为试验所证实。研究表明:大多数节点破坏都起源于下部衬板处。引弧板同样也会引发裂缝。

3.4 梁翼缘坡口焊缝出现的超应力[3]

 北岭地震后对震前节点进行的分析表明,当梁发展到塑性弯矩时,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 框架节点标准构造,不能提供可靠的非弹性变形。试验表明,其节点转动能力不超过 O.005r
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