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1、Vol.41，No.2第41卷第2期April，2015SichuanBuildingMaterials2015年4月钢结构梁柱半刚性节点设计现状及趋势浅谈王诺思(中国建筑西南设计研究院有限公司,四川成都610042)摘要:传统设计中钢结构梁柱节点按照纯刚接或者端弯矩;⑤带双腹板角钢的顶底角钢连接。这类连接在美理想铰接进行设计,而实际的节点总是介于纯刚接或者理国AISC-ASD规范视为半刚性;⑥延伸或齐平端板连接。想铰接之间。通过对几类半刚性节点的分类介绍,比较并此类连接刚度较大;⑦短T型钢连接。用螺栓与梁和柱相阐述了其力学特性及优缺点。通过对半刚性节
2、点研究方法连,上、下翼缘处用两个短T型钢连接,是最刚劲的半刚的总结,为设计以及设计过程中的研究指出了半刚性节点性连接之一。梁柱节点连接梁与柱,传递包括轴力、剪力、的设计依据和研究方法。比较了各国设计规范对半刚性节弯矩、扭矩,当前的研究及设计问题主要集中于弯矩的传点的相关规定,指出了我国钢结构的半刚性节点设计中与递,通常用连接的弯矩-转角关系即M-θ来表示,各种半r发达国家的欠缺之处。刚性连接的M-θ关系见图2。r关键词:钢结构;半刚性节点;设计;现状中图分类号:TU391文献标志码:B文章编号:1672-4011(2015)02-0038-02T型钢D
3、OI:10.3969/j.issn.1672-4011.2015.02.0190前言工字钢梁角钢钢结构具有施工周期短、承载能力高、重量轻等特点,非常适应于高耸的高层建筑。近十年来我国的高层和超高层建筑快速涌现,钢结构在高层和超高层建筑中应用已相当普及。节点的合理设计是钢结构设计中保证结构安全的一个十分重要的环节,虽然钢材是高强度、高延性的匀质材料,但其构件易于发生屈曲、失稳和脆性破坏,而这些构件的失稳和脆性破坏又几乎都发生在梁柱节点区。国产工字钢柱化问题、综合经济问题和结构设计问题是我国高层钢结构发展的主要问题,而设计问题已严重制约了高层钢结构的图1梁
4、柱半刚性节点示意图发展,不合理的节点设计不仅会造成节点的脆性破坏,而且钢材用量大,人为造成钢结构的造价偏高。据统计,在矩短T型连接弯历次地震灾害中70%以上的钢结构破坏都发生在节点连接短板连接处(纯焊接节点问题明显多余螺栓节点),国内一些高层钢结构出现的严重质量问题也是因连接不当导致。因此,对钢顶底角钢连接结构梁柱半刚性节点的研究与应用很有必要。矮端板连接1钢结构半刚性梁柱节点概述双角钢腹板连接单角钢腹板连接1．1节点刚度的分类钢结构节点分为刚性连接、半刚性连接和理想铰接连转角接。传统的钢结构设计中把梁柱连接一般分为刚接和铰接图2梁柱半刚性连接的M-θ
5、r关系曲线两种:刚接是指梁柱之间传力是连续的,同时将剪力和弯矩的全部(或大部分)从梁传到柱,梁柱之间的夹角不变;1．2半刚性连接的受力特性铰接是指梁与柱之间只传递剪力不传递弯矩。而实际的钢对于跨度为l的一跨单梁,在均布荷载q作用下,假定单框架在梁柱之间不可避免存在一定程度的相对转动,即梁梁两端的连接分别为刚性连接、铰接和半刚性连接。对于刚柱之间的连接刚度总是有限的。实验也已证明实际的钢结性连接的梁:梁端弯矩为ql2/12,跨中弯矩为ql2/24;铰接的构梁柱节点总是介于刚接和铰接之间。梁:梁端弯矩为0,跨中弯矩为ql2/8;半刚性连接梁的梁端弯半刚性连
6、接的节点形式比较丰富,种类较多。图1为矩在(0,ql2/12)区间内,连接刚度越大,梁端弯矩越大。一种常用的梁柱半刚性连接节点。大体上主要有以下几类结构在地震过程中有一些杆件及连接处可能出现塑性铰,应用较多:①单角钢腹板连接。这类连接很柔性,弯矩-对于刚性连接而言,主要通过梁的跨中屈服来吸收能量,转角刚度很小;②双角钢腹板连接。这类连接能承受的弯塑性铰多出现在梁的跨中位置。对半刚性连接而言,其主矩是梁在全固端弯矩的20%,随着梁高的增大,其值还有要通过节点屈服转动吸收地震时输入的能量,塑性铰多出一定增大;③矮端板连接。类似双腹板角钢连接;④顶底现在梁柱
7、连接节点处。研究表明,半刚性连接提高了节点角钢连接。根据实验结果发现,这类连接可以抵抗部分梁的变形能力、耗能能力和延性。2研究半刚性连接的方法作者简介:王诺思(1987-),男,河北石家庄人,工程师,主要从事建筑结构设计工作。当前,对于钢结构梁柱半刚性节点的研究内容比较广·38·第41卷第2期Vol.41，No.22015年4月SichuanBuildingMaterialsApril，2015泛,研究方法比较多。经调查,半刚性连接的研究方法主算结果有较高的把控性。通用有限元程序如ANSYS、要有以下几种,值得注意的是这些研究方法同时也是结构ABAQU
8、S等也被广泛应用于半刚性节点性能的研究。半刚设计重要的参考资料来源。性节点的弹性、弹塑性、线性
