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北岭地震和贩神地震�美日钢框架节点设计的改进

æ�¥æº�:考试大  2010å¹´12月27æ—¥   ã€�考试大——我选择,我喜欢】

  4.改进节点设计的途径

  4.1将塑性铰的�置外移[2][3][4]

  在北岭地震之�,美国UBC和NEHRP两本法规对节点设计的规定,都是根�在柱�产生塑性铰的�定�出的。由于在北岭地震中�现�在柱�并没有产生塑性�性,�出现了裂�。切�处的破�是由三轴应力引起的,从而导致了脆性破�。过去采用的焊接钢框架节点标准构造,�能�供��的�弹性�形。试验表明,其节点转动能力�超过O.005rad,大大�于SAC建议的�塑性转动能力0.03rad.�一方�,从�力情况看,塑性铰出现在柱�附近的�上,还�能在柱翼缘的�料中引起很大的厚度方�应�,并对焊�金属�其周围的热影�区�出较高的塑性�形�求,这些情况也�能导致脆性破�。因此,为了�得��的性能,还是将�柱连接在构造上使塑性铰外移。将塑性�置从柱�外移有两�方法,一�是将节点部�局部加强,一�是在离开柱�一定�离处将�截�局部削弱。钢�中的塑性铰典型长度约为�高的一�,当对节点局部加强时,��塑性铰�置为�加强部分的边缘处�高的1�3.节点局部加强固然也�使塑性铰外移,但应�分注���因此出现弱柱,有背强柱弱�的原则。

  也有一部分专业技术人员认为,在构造上采��些措施��使塑性铰出现在柱�附近,这些措施包括�制构件的截�,控制�柱钢�的有关强度,使��和焊�金属有足够的冲击韧性,在节点构件上消除缺�效应等。但是由于没有足够的研究�肯定这些建议,使得这�建议在美国迟迟未能�实。而将塑性铰自柱�外移的建议,试验已表明是�行的和行之有效的。目�,美国对节点局部加强��截��弱,都已�出了若干构造方案。实际上,将�截��弱使塑性铰外移的方法,早在北岭地震以��有学者�出过,北岭地震��作了研究,在技术上己较�熟[4],从近期在美国�湖城建造的25层办公楼中采用的犬骨�(dog-bone)连接,就�以看到它的构造细节。目�,美国虽未�出今�在抗震框架中推�采用何�节点形�,但从实际情况看,上述犬骨�连接已�为主导形�[3].因它制作方便��工,由美国公�设计的我国天津国贸大厦钢框架中也已采用了这�节点形�。

  日本阪神地震�,没有象美国采用将塑性铰外移的方案。日本1996年�表的《钢结构工程技术指针》和1997年�表的《钢结构技术指针》JASS6等,仅�出了钢框架�柱连接节点的构造改进形�,对节点构造特别是扇形切角工艺孔作了�少规定,目的也是消除�能出现的裂�,��结构的�弹性�形。也就是说,日本与美国分别采用了��的��脆性破�的途径。

  4.2�冀缘焊�衬�缺�效应的处�[11][6]

  在北岭地震�,美国钢框架节点施工中,通常将衬�和引弧�焊接�留在原处,这��法,如�所述存在缺�效应,会导致开裂,现在则在焊�将下翼缘的衬�和引弧�割除,�时对焊�进行检查[11].正如��曾指出的,在下翼缘的焊�中部由于焊�通过切角困难,焊接和探伤�作都�被迫中断,通常存在缺陷,割除衬���以目视观察,从而�少在此部��易查看到的裂纹。衬�和引弧��用气刨割除��清根补焊,但费用较高,�作�慎还�能伤���。研究表明,衬�也��去除,而将衬�底�边缘与柱焊接,缺点是无法象去除衬��能对焊�进行仔细检查。

  由于上翼缘焊�处衬�的缺�效应�严�,而且它对焊接和超探也没有妨�,出于费用考虑,割除上翼缘衬��能��算,如果将上翼缘衬�边缘用焊��闭,试验表明并无利影�,因此美国现时�法是上翼缘衬��然�留并用焊���。

  ��焊�的引弧�,在上下翼缘处通常都切除,因为引弧和�弧处通常都有很多缺用气切切除�还需打磨,�能消除潜在的裂��。

  在消除衬�的缺�效应方�,日本是�常�视的。在阪神地震��表的技术规定中,对采用H型钢��组��,以�采用组��时�预先焊接或与衬��时装�,�论是�切角,�采用衬�,对其构造包括引弧�,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�的�险,是�设置形切角以�如何设置,已�为关系到抗震安全的一项��问题。日本震��表的技术规范中,对扇形切角的设置也�出一系列规定,包括�开扇形切角和开扇形切角两大类,并规定扇形切角�采用��形状;对于柱贯通形和�贯通形节点分别规定了��的构造形�。柱贯通型节点的扇形切角形�有两�,其特点是将扇形切角端部与�翼缘连接处圆弧�径��,以便�少应力集中。日本早就研究�设扇形切角以�高��形能力的方案,在近公布的技术规定中,根�目�的焊接技术水平已将此�方案付诸实施[8][9].

  4.4选用有较高冲击韧性的焊�[2][6]

  如�所述,焊�冲击韧性�足会引起节点破�。那么焊�究竟�有多大的冲击韧性�能防止裂纹出现呢?美国�出,焊�的�帕冲击韧性(CVN)�值�-29℃时27J(相当于-200F时20ft-1bs)是�适的,�以�展�为事实上的标准。在近美国的实际工程中,采用E71T-8型和E70TG-K2型焊�的普通手工焊电弧焊已表明焊��冲击韧性�满足上述�求,而采用E7018型�芯焊�的‘贴紧焊’焊�冲击韧性值更高,但都必须按AWS规定的焊接和探伤方法�作。

  4.5将�腹�与柱焊接[3]

  美国SAC在采用犬骨�连接时建议:将以往的腹�栓接改为焊接,用全熔���焊�将�腹�直接焊在柱上或通过较厚连接�焊接。在北岭地震�,就已有很多研究指出腹�焊接比栓接性能好,它能更好地传力,从而���冀缘和翼缘��焊�的应力。日本在阪神地震�的研究也已指出,�端腹�用高强度螺栓连接时,与焊接相比抗弯能力��,塑性�形能力有明显差异,但在日本新规定中尚未看到与美国�出的相类似的�求。 ��:考试大-建筑工程类考试

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