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:[]

ad,大大小于SAC建议的最小塑性转动能力0.03rad。另一方面,从受力情况看, 塑性铰出现在柱面附近的梁上,还可能在柱翼缘的材料中引起很大的厚度方向应变,并对 焊缝金属及其周围的热影响区提出较高的塑性变形要求,这些情况也可能导致脆性破坏。 因此,为了取得可靠的性能,最好还是将梁柱连接在构造上使塑性铰外移。将塑性 位置从柱面外移有两种方法,一种是将节点部位局部加强,一种是在离开柱面一定距离处将梁截面局部削弱。钢梁中的塑性铰典型长度约为梁高的一半,当对节点局部加强时,可取塑性铰位置为距加强部分的边缘处梁高的1/3。节点局部加强固然也可使塑性铰外移, 但应十分注意不要因此出现弱柱,有背强柱弱梁的原则。
 也有一部分专业技术人员认为,在构造上采取某些措施仍可使塑性铰出现在柱面附近, 这些措施包括限制构件的截面,控制梁柱钢材的有关强度,使母材和焊缝金属有足够的冲击韧性,在节点构件上消除缺口效应等。但是由于没有足够的研究来肯定这些建议,使得这种建议在美国迟迟未能落实。而将塑性铰自柱面外移的建议,试验已表明是可行的和行之有效的。目前,美国对节点局部加强及梁截面减弱,都已提出了若干构造方案。实际上,将梁截面减弱使塑性铰外移的方法,早在北岭地震以前即有学者提 出过,北岭地震后又作了研究,在技术上己较成熟[4] ,从近期在美国盐湖城建造的25层办公 楼中采用的犬骨式(dog-bone)连接,就可以看到它的构造细节。目前,美国虽未提出 今后在抗震框架中推荐采用何种节点形式,但从实际情况看,上述犬骨式连接已成为主导形式[3] 。因它制作方便、省工,由美国公司设计的我国天津国贸大厦钢框架中也已采用了 这种节点形式。
 日本阪神地震后,没有象美国采用将塑性铰外移的方案。日本1996年发表的《钢结 构工程技术指针》和1997年发表的《钢结构技术指针》JASS6等,仅提出了钢框架梁柱连接节点的构造改进形式,对节点构造特别是扇形切角工艺孔作了不少规定,目的也是消除可能出现的裂缝,保证结构的非弹性变形。也就是说,日本与美国分别采用了不同的避免脆性破坏的途径。
4.2 梁冀缘焊缝衬板缺口效应的处理[11][6]

 在北岭地震前,美国钢框架节点施工中,通常将衬板和引弧板焊接后留在原处,这种做法,如前所述存在缺口效应,会导致开裂,现在则在焊后将下翼缘的衬板和引弧板割除,同时对焊缝进行检查[11] 。正如前面曾指出的,在下翼缘的焊缝中部由于焊条通过切角困难,焊接和探伤操作都要被迫中断,通常存在缺陷,割除衬板后可以目视观察,从而减少在此部位不易查看到的裂纹。衬板和引弧板可用气刨割除后再清根补焊,但费用较高,操作不慎还可能伤及母材。研究表明,衬板也可不去除,而将衬板底面边缘与柱焊接,缺点是无法象去除衬板后能对焊缝进行仔细检查。
 由于上翼缘焊缝处衬板的缺口效应不严重,而且它对焊接和超探也没有妨碍,出于费用考虑,割除上翼缘衬板可能不合算,如果将上翼缘衬板边缘用焊缝封闭,试验表明并无 利影响,因此美国现时做法是上翼缘衬板仍然保留并用焊缝封口。
坡口焊缝的引弧板,在上下翼缘处通常都切除,因为引弧和灭弧处通常都有很多缺用气切切除后还需打磨,才能消除潜在的裂缝源。
在消除衬板的缺口效应方面,日本是非常重视的。在阪神地震后发表的技术规定中, 对采用H型钢梁、组合梁,以及采用组合梁时梁预先焊接或与衬板同时装配,不论是否切角,均采用衬板,对其构造包括引弧板,分别作了详细规定。

4.3 扇形切角构造的改进[8][9]

 在日本阪神大地震中,由于扇形切角工艺孔的端部起点存在产生裂缝的危险,是否设置形切角以及如何设置,已成为关系到抗震安全的一项重要问题。日本震后发表的技术规范中,对
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