支撑和节点板延性性能的抗震设计

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1、2010年06月吉林电力Jun．2010第38卷第3期(总第208期)JilinElectricPowerVo1．38No．3(Ser．No．208)支撑和节点板延性性能的抗震设计SeismicDesignsofBracesandGussetPlateswithDuctileBehavior孙雨宋(东北电力设计院，长春130021)摘要：简要介绍节点板连接的抗震性能及美国有关规范规定以及按等级次序安排破坏模式的概念和节点板的设计方法，增进对尚未编入我国建筑抗震设计规范中的支撑框架体系的了解，以促进该体系在国内的发展。关键词：钢结构；支撑；节点板；抗震设计；延性中图分类号；TU352；TU39

2、1文献标志码：B文章编号：1009—5306(2010)03—0014-041985年墨西哥、1994年美国北岭和1995年日a．栓接节点板比类似的焊接节点板有更多的本阪神地震发生了焊缝断裂、节点板屈曲以及节点延性；板和支撑构件净断面断裂等不合意的脆性破坏模b．节点板连接的延性与支撑构件的屈衄方向式。AISC规范l_1中的特殊中心支撑框架(SCBF)结密切相关；如果支撑构件在节点板平面外屈曲，可通构具有优良的抗震性能，而且制造简单、安装方便、过2倍节点板厚度的距离适应支撑构件末端转动的节约钢材。我国标准将支撑框架体系纳入其中，但需求．；仅限于个别条文，目的为推动该体系在国内的发展。C．在节点

3、板的屈曲能力小于受拉能力，比如说本文摘要介绍美国的试验和理论研究成果_3]及规范50的情况下，节点板应加强或加厚，以形成较大的规定口j，了解延性和合意的破坏模式，抗震设计中使屈曲能力；支撑和节点板具有延性性能，并控制其按照合意的d．节点板边缘的屈曲是不合意的，可通过附加模式破坏。小角钢或加劲肋，增加节点板的厚度或减小自由边的长度来防止节点板边缘屈曲。1节点板连接的抗震性能及有关规范规定1．3钢结构建筑抗震设计概况文献[-1]将中心支撑框架分为“特殊的”和“普通1．1实验室研究的”2类。特殊中心支撑框架(SCBF)比普通支撑框历经70年的实验研究工作包括：验证在节点板架(OCBF)具有较高的延

4、性。较高的延性能使SCBF内Whitmore的30。有效宽度分布线的正确性；在单在地震中承受多次的弹塑性循环变形而不断裂，强调和反复加载下中心支撑及其节点板的性能；支撑度和刚度降低很少，因此在高烈度区，采用SCBF是与节点板采用栓接和焊接性能的比较；采用非线性强制性要求，对于地震活动性较低的地区，可以采用有限元分析对节点板一支撑共同工作的研究；支撑与OCBF。梁的几种不同夹角及厚度不同的节点板试验；V型我国现行抗震设计规范有关钢结构的部分，主支撑与梁连接分别采用3个不同交点的节点板在要适用于民用多、高层建筑，其条文不适于厂房，而拉、压循环荷载下的性能；支撑末端距节点板的嵌固且所列举的3种结构

5、体系并不包括支撑框架体系，线留有2倍节点板厚度距离的连接构造的抗震性因此支撑框架体系在国内尚无可遵循的规范。能；节点板的边缘屈曲；节点板的强度；节点板形状、东北电力设计院与哈尔滨工业大学合作完成的连接中力的偏心和柱子方位的影响等。“火力发电厂钢结构抗震设计方法的研究与应用”的1．2节点板连接的延性性能的研究研究课题，2009年通过电力规划总院主持的鉴定，收稿日期：2010—03—25作者简介：孙雨宋(1941)，男，教授级高级工程师，从事结构设计X-作。·14·2010年O6月Jun．2010第38卷第3期(总第208期)Vo1．38No．3(Ser．No．208)同时，利用该项研究成果，采

6、用支撑框架体系设计的2按分等级的次序安排破坏模式的概念某热电厂建成投产，使该体系在我国得以应用。1．4美国钢结构建筑抗震规定Ⅲ中SCBF的有关2．1支撑连接的破坏模式要求连接的抗震设计，首先是确定破坏模式(或极限SCBF在设计地震力的作用下，预期抵抗很大状态)，然后应该按分等级的次序安排破坏模式，即的非弹性变形。由于受压支撑屈曲时强度降低较少，延性的和更合意的破坏模式，如屈服，应该在脆性的SCBF比OCBF增加了延性。和缺少合意性的破坏模式之前发生。可以把这个体1．4．1支撑构件系区分为4个重要的区：支撑构件之间、支撑构件与1r——～a．支撑构件的长细比应符合≤4√E／F。z节点板、节点板之

7、间、节点板与梁和柱的连接；而分，等级的破坏次序为：开始加荷一支撑构件屈曲一节为长度；K为有效长度系数；r为回转半径；E为钢点板屈曲一连接部件屈曲一脆性破坏模式。的弹性模量；F为使用钢种规定的最小屈服应力。2．2支撑构件的破坏模式b．支撑构件在轴压下的要求的强度应不超过P。为受压抗力系数，取0．85；P为构件的轴向一个典型的支撑构件的破坏模式，按其合意性顺序见图1。强度。2．3支撑构件与节点板连接的破坏模式C．