【刀哥论项目18】钢结构当前强连接弱构件设计的缺陷及对策

本帖最后由小_李_飞_刀于 2015-12-28 22:36 编辑

老的钢结构规范，旧的钢结构设计理念，对抗震没有很重视，但随着地震的灾害及以惨痛代价换来的经验，抗震现在被重视起来了，近来对钢结构的抗震，专家也是讨论了又讨论，在新的钢结构规范及新的高钢规里，抗震的内容增加了不少。

抗震设计的理念，其中之一强连接弱构件。钢结构里钢结构的节点设计，是非常重要的一部分内容。但是之前的老规范里，是有很多问题的。

例如在连接部分，规范要求连接的承载力应大于构件承载力设计值 1.2 (焊缝rRE=0.9,梁rRE=0.7,0.9/0.75=1.2)倍以上（不同的形式，系数不一样，这里取具体的数值为1.2以方便说明），才能确保框架梁在大震时进入塑性，使延性得到充分发挥。

刀哥（QQ1129729659正在编辑中……）
梁端采用栓焊连接是一种常规作法，这种连接由于焊缝的抗弯承载力最多能作到梁截面抗弯承载力设计值的85%左右，满足不了强连接弱构件的要求，不能保证大震下的要求。如果再将因高空施焊条件较差、焊缝存在缺陷以及焊接残余应力等不利因素考虑在内，按钢结构设计规范规定，焊缝强度的设计值尚应乘以 0.9 的折减系数，则焊缝的抗弯承载力就更小了。如果要能满足要求，就必须要改用一个能承受原梁承载力1.18倍的梁截面，但此时由于梁截面只需用原来的弯矩值来设计，梁的承载力更加富裕而不能充分利用,其应力强度比只用到了0.7，造成了浪费。所以这种连接，梁的应力比小于0.83时才能满足。

另外原计算假定，“梁腹板与柱的连接只考虑承受剪力不承受弯矩”不太完善，其实弯矩除翼緣承受外，还可以由腹板承受。这一假定只能在梁端经过局部加强使塑性铰外移后的情况下才能使用。因为只有此时才有条件使梁腹板在塑性铰处的弯曲应力通过一定长度的、局部加宽的梁端翼缘板（或）盖板传给梁端的对接焊缝。也只有这样，梁腹板与柱的连接，才可以采用便于工地安装的单支撑板和螺栓单剪受力作法。

如该连接采取加强措施，在梁端采取翼緣加腋或局部加宽、加盖板，可以解决该问题，但是这样又不利于强柱弱梁了，为了满足强柱弱梁的要求，又会影响到需增大柱子的截面（注：在混凝土中，强柱弱梁更重要的是增加钢筋，和截面的关系不大），如将犬骨式（美国常用）和梁端加强式结合，就可以弥补这一缺陷。

现行《高钢规》中对于这样的弱节点不但没有作出应加强连接方面的有关规定和作法。相反却作了 “在柱贯通型连接中，当梁翼缘用全熔透焊缝与柱连接并采用引弧板时，将自行满足” 的规定。事实上，这个结论是不成立的，起到了误导的作用。这种节点一旦在工程中使用(事实上这种节点已在实际工程中用了不少)，这就埋下了在大震时，当框架梁尚未进入塑性之前，其连接焊缝就会过早发生脆性破坏的隐患。在新规范中必然会进行修正。

综上所述，只有在梁端采用局部加大截面，或在离梁端不远处将梁的上下翼缘进行削弱，以增大焊缝的抗弯能力（或降低焊缝的弯曲应力）才可以得到解决。但局部加大梁端截面（或削弱）后，就必然使塑性铰外移，出现所谓的加强式连接和削弱式的犬骨式连接。

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