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鋼結(jié)構(gòu)抗震：強(qiáng)節(jié)點弱構(gòu)件的方法到底有哪些？

瀏覽次數(shù)：965 發(fā)布時間：2023-12-23

地震對鋼結(jié)構(gòu)建筑的破壞

歷史上，對鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展影響比較大的地震中，肯定少不了阪神大地震，震級7.3級，房屋損害的情況很嚴(yán)重：

阪神大地震發(fā)生的時間點是1995年，我們在下面這張統(tǒng)計圖中，可以看到這一年所處的歷史階段，鋼結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)在當(dāng)?shù)亟?jīng)歷了35年的迅猛發(fā)展，差不多一半的建筑都是鋼結(jié)構(gòu)。





鋼結(jié)構(gòu)建筑最容易發(fā)生破壞的部位是連接處。梁柱連接的根部往往因為受力最大，經(jīng)常發(fā)生斷裂。為了避免這種情況發(fā)生，目前設(shè)計中有很多種方式，可以達(dá)到“強(qiáng)節(jié)點弱構(gòu)件”的目的，今天就聊一聊到底有哪些處理方式。





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“強(qiáng)節(jié)點弱構(gòu)件”一覽

“強(qiáng)節(jié)點弱構(gòu)件”，顧名思義，處理方式有兩個方向：加強(qiáng)節(jié)點，構(gòu)件自然相對弱了；減弱構(gòu)件，節(jié)點自然就相對強(qiáng)了。

加強(qiáng)節(jié)點

  1. 1. 翼緣蓋板增強(qiáng)型

  2. 2. 擴(kuò)翼緣板增強(qiáng)型

  3. 3. 豎向單肋板增強(qiáng)型

  4. 4. 翼緣內(nèi)側(cè)板或加勁板增強(qiáng)型

減弱構(gòu)件

  1. 1. 翼緣圓弧切削（RBS）

  2. 2. 翼緣梯形切削

  3. 3. 翼緣鉆孔減弱

1 翼緣蓋板增強(qiáng)型

在梁上下翼板外緣直接貼焊鋼板。這樣做不僅可以有效提高梁的抗彎能力，而且對于建筑使用空間的影響比較小。同時，可以根據(jù)梁構(gòu)件在與柱連接附近范圍內(nèi)的彎矩梯度，調(diào)整這些貼焊鋼板的形狀，使之符合梁的受力情況。這樣可以降低梁柱連接界面的應(yīng)力，有效地將塑鉸移出柱端側(cè)的目的。



擴(kuò)翼緣板增強(qiáng)型


2 擴(kuò)翼緣板增強(qiáng)型

利用增加梁翼板寬度來增加梁構(gòu)件彎矩承載能力，梁翼板所增加的寬度尺寸可以根據(jù)地震力的彎矩需求設(shè)計，達(dá)到降低柱面應(yīng)力需求，迫使梁塑鉸遠(yuǎn)離柱面的強(qiáng)度設(shè)計原則。切割型擴(kuò)翼緣適合焊接H型鋼，焊接式擴(kuò)翼緣適合熱軋H型鋼。受力性能上，焊接式容易造成殘余應(yīng)力和變形，不如切割型。這種擴(kuò)翼緣板形式，可能會影響到建筑局部效果。



擴(kuò)翼緣板增強(qiáng)型


3 豎向單肋板增強(qiáng)型

這種單肋板包含三個部分：最大加強(qiáng)段、圓弧段及延長段。這種設(shè)計的目的是為了在地震中更有效改善焊接扇形開孔附近的應(yīng)力集中問題。使塑性變形更均勻地分布，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性和抗震性能。



豎向單肋板增強(qiáng)型


4 翼緣內(nèi)側(cè)板或加勁板增強(qiáng)型

這種加強(qiáng)措施，一種是在梁的側(cè)邊放一個加固板，另一種是在同一個側(cè)邊放兩個加固板。這種除了可用于新建的鋼結(jié)構(gòu)，還可以用于已建好的鋼結(jié)構(gòu)，加固施工更具有可行性，不用影響建筑樓板。


翼緣內(nèi)側(cè)板或加勁板增強(qiáng)型


5 翼緣圓弧切削（RBS）

這種削弱范式，來自于FEMA 350和ANSI/AISC 358-10，采用翼緣圓弧切削細(xì)節(jié)被稱為“reduced beam section”（簡稱RBS）。由于RBS設(shè)計和施工相對簡單，因此在工程界獲得了廣泛的歡迎，并已在全球范圍內(nèi)得到大量應(yīng)用。



翼緣圓弧切削（RBS）


6 翼緣梯形切削

這樣的梯形切削區(qū)域是根據(jù)梁的彎矩需求梯度變化而設(shè)計的，目的是在地震力作用下，使產(chǎn)生的塑性轉(zhuǎn)角集中在整個切削區(qū)域內(nèi)，形成一個擴(kuò)大的塑性區(qū)域。這種形式的設(shè)計和施工制作，相對圓弧，更簡單一些。


翼緣梯形切削


7 翼緣鉆孔減弱

這種方法通過在梁構(gòu)件的上、下翼板特定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行鉆孔，從而降低該區(qū)域的彎矩強(qiáng)度。目的是在地震力作用下，將產(chǎn)生的塑性變形集中在鉆孔區(qū)域，減少傳遞至柱面接合處的彎矩需求，從而降低接合處發(fā)生脆性破壞的機(jī)率。



翼緣鉆孔減弱


小結(jié)

以上就是“強(qiáng)節(jié)點弱構(gòu)件”的七種不同的方式，對于具體的項目，哪種更合適，就要看設(shè)計師的選擇了。

所以設(shè)計師在選擇方案時，如果有更多一點時間對比分析，那么給后面施工省的工效可就不是一點兩點了。