包头钢铁公司炼铁厂2×8m2竖炉球团工程竖炉间钢框架节点设计的思考

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1、包头钢铁公司炼铁厂2×8m2竖炉球团工程竖炉间钢框架节点设计的思考　　(包头钢铁公司设计研究院，内蒙古包头014000) 　　摘要：通过对现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)关于抗震节点设计条文的学习，结合工程实际，总结出了多层和高层钢结构房屋、梁-柱刚性连接节点设计的要点。 　　关键词：梁—柱；连接刚性节点；抗震设计；调整系数；塑性铰延性 　　中图分类号：TF572文献标识码：A文章编号：[HTK]1007—6921(XX)14—0073—03 　　钢框架体系在最近的几年里得到很快的发展，通过对包头

2、钢铁公司炼铁厂2×8m2坚炉球团工程竖炉间(钢框架结构)的设计使我对钢框架体系有了一定的认识和了解，对框架结构体系的设计理念有限进一步的理解。 1工程概况及方案确定 　　包头钢铁公司炼铁厂2×8m2竖炉球团工程是包头钢铁公司炼铁厂为扩大其球团矿生产能力确保给高炉稳定供应原材料而决定建设的工程，竖炉间是球团工程的核心，它是2×8m2竖炉球团工程的重中之重。竖炉间平面轴线尺寸为32.2m×23.3m(见“图1”)，共四层，其中一层、二层因层高过大，故在一层、二层中间部位各设置一道框架梁层，因竖炉间里工艺设备多重量大，且工期要求很紧

3、，经多方论证最后决定采用钢框架结构体系，平台板采用钢筋混凝土楼板。整个结构体系按八度设防。 　　740)this.width=740"border=undefined> 2设计思想 　　查《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)知：包头地区抗震设防烈度为八度,属高烈度区,因此竖炉间的抗震设防尤为重要。在多层和高层房屋钢结构抗震设计中，梁-柱刚性连接节点设计是一个非常重要的组成部分，节点设计是否恰当将直接影响到结构承载力的可靠性和安全性，是至关重要的。《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中涉及多层和高层房屋钢结

4、构梁-柱刚性连接点必须同时满足以下二条：一是，当遭遇多遇地震作用(小震)，按第一水准烈度设防时，应采用表达式S≤R/γRE(即规范公式5、4、2)对杆件的承载力和节点连接进行验算，其中承载力抗震调整系数γRE应根据不同结构构件和不同连接材料分别取不同的数值，该条为强制性条文;二是，当遭遇超过多遇地震作用至偶遇地震作用(中震)，按第二水准烈度，或遭遇罕遇地震作用(大震)按第三水准烈度(大震烈度)设防时，规范还要求按公式Mu≥1.2Mp(即规范公式8、2、8-1)进行连接的极限承载力验算，该条在规范中为一般性条文。 　　按表达式S≤

5、R/γRE对杆件和节点进行设计验算时，结构杆件的地震内力组合设计值只能作为控制杆件截面的依据，当结构杆件截面确定之后，就应以杆件截面力设计值为依据来进行连接的抗力设计，如框架结构中的框架梁，就应使梁柱连接处连接的抗弯承载力设计值大于框架梁的抗弯水载力设计值，并使二者之比不小于连接承载力抗震调整系数与框架梁抗震调整系数之比(≥1.2)。以实现强节点弱杆件的设计理念实现“小震不坏，大震不倒”的设计目标。 　　在节点设计验算时，如满足了公式S≤R/γRE的要求，则公式Mu≥1.2Mp自然满足。该要点的论证如下：首先将表达式S≤R/γRE

6、和公式Mu≥1.2Mp从概念上进行判断。前者反应出的实质是，在地震作用下，规范要求在弯矩和剪力都处于最大的梁端，其连接焊缝的抗弯承载力设计值取γwRES=0.9S，梁截面的抗弯设计值取γwRES=0.75S，即要求连接焊缝的抗弯承载力高于梁截面的抗弯设计值的1.2倍，或者说，在相同S组合内力下，要求连接焊缝的弯曲应力为fut/0.9,梁端梁截面的弯曲应力为f/0.75,即要求连接焊缝的弯曲应力只是梁截面弯曲应力0.75/0.9=0.83倍。也就是说，当梁截面产生塑性铰时，其连接焊缝的应力才处于强度设计值阶段，而公式Mu≥1.2Mp反

7、映出的实质是：当梁截面产生塑性铰时，对接焊缝的应力己达到了焊缝分别极限抗拉强度fwu。以上都是在梁截面产生塑性铰时的相同条件下，将连接焊缝分别前、后两个式所反映出来的不同应力状态进行对比，就可说明前者安全，后者不安全。从而初步可以判断，如果满足了公式S≤R/γRE的要求，则公式Mu≥1.2Mp必然满足。 　　以上是对《抗震设计规范》(GBS001-2001)的理解，在这里把竖炉间钢框架的节点设计成“图2”形式： 　　740)this.width=740"border=undefined> 　　“图2”的连接形式是将梁的应力比尽可

8、能地控制在接近于1来确定梁的截面，然后根据梁截面的抗震设计值来进行连接的抗力设计。使连接的抗弯设计值与框架梁抗弯设计值之比大于连接承截力抗震调整系数与框架梁抗震调整系数之比为γwRE/γbRE=0.9/0.75=1.2。它可保证当框架