多高层房屋钢结构梁柱刚性连接节点的抗震设计.pdf

多高层房屋钢结构梁柱刚性连接节点的抗震设计 刘其祥蔡益燕朱知信顾泰昌 （中国建筑标准设计研究所北京 “ “ “ ） ［提要］ 以实际算例分析了在美国北岭地震和日本阪神地震中， 数百幢多高层钢结构房屋的梁柱刚性连接节点受 到严重破坏的根本原因， 提出在钢结构梁柱节点抗震设计中必须遵守的两个基本原则， 同时还推荐了几种具有良 好抗震性能的梁柱刚性连接节点。 ［关键词］ 梁柱刚性连接节点常用设计法栓焊连接强节点弱杆件延性 0 ’ 1 6 0 ’ 3 7. / . 0 / 6 5 1 ’ * / ’ A 2 ／’ 4“5 ’ 0 ， 即 4“5 ’ 0 9 （;） 对于 ’ 钢则有 4“5 0 29 （1） 将式 （0） ，（;） 代入式 （） 得 “ ’ 0 8 * 9““ 0 16 * 9 8“5 0 16／“5 ’ 0 ““5 6 与式 （“） 计算得的结果相同， 取84 “5 6。 将式 （0） ， （1） 代入式 （） 得 “ 0 28 * 9““ 0 16 * 9 8“5 0 16／“5 0 2 ““5 2 6“ 6 取84“5 6。 为了满足式 （’） 或式 （） 的要求， 笔者经过系列计算证明， 在用高强度 螺栓连接的腹板中， 只要螺栓满足了 弹性设计阶段的受力要求， 就能满足弹塑性设计阶段 即式 （’） 或 （） 的受力要求。这是因为在式 （’） 或式 （） 中， 未包含腹板塑性弯矩在螺栓中产生的内力， 从而比 弹性阶段在螺栓中所产生的内力要小很多。 （’） 根据梁上组合弯矩图的反弯点确定楔形盖板 的截面尺寸。具体步骤为 确定塑性铰的位置 由于框架梁在楼面竖向荷载和水平地震组合作用 下， 负弯矩图形接近一条直线向跨内倾斜， 梁端弯矩值最 大， 离开梁端弯矩值急剧减小。为了满足基本原则的 要求， 应将楔形盖板的长度尽可能地缩短， 笔者建议取 2 ’**和不小于“ 1 2 （即约为腹板连接板的宽度） ， 由此 可得出从柱边到塑性铰中心点的尺寸约为2 ; * * （参考 狗骨式连接翼缘上的弧形切割长度， 取塑性铰塑性区域 在梁翼缘上的长度为2 ,* *， **为钢梁的高度） 。 确定楔形盖板的截面面积 塑性铰的位置确定后， 就可根据梁上组合弯矩图 反 弯点距柱边的距离 8 （计算简图参见表“） ， 选出不 楔形盖板截面面积取值范围表 85 **5 2**’5 **’5 “**5 ,**5 0** 625 625 ’625 ’ 625 625 625 6 注 表“附图与说明 制表公式 4 ““ 6** （“5 676） ** 8425 ; ** “ 式中“ 6**为用翼缘截面面积来表达的常用钢梁规格的全截面 弹性抵抗矩。 ““ 图梁翼缘局部加宽连接 同楔形盖板在梁柱连接处的截面面积“， 以保证人 为控制塑性铰处在弹性阶段的弯曲应力高于梁柱连接 处的弯曲应力。 根据以上三种不同计算准则确定出的楔形盖板与 柱相连的不同截面面积， 可得出如下结论 楔形盖板的 截面尺寸主要由基本原则所决定， 腹板连接主要由 基本原则所控制。 当反弯点小于表中的 ,（为梁截面所能承受的 最大弯矩设计值的 / *倍） ， 作用在梁端的剪力设计值为 / ; （为腹板所能承受的最大剪力设计值的／） 。其连 接节点的作法是 梁的翼缘连接采用完全熔透的坡口对接 焊， 腹板采用常用的摩擦型高强度螺栓单剪连接。试对腹 板进行螺栓配置。 解 假定腹板的净截面惯性矩取 0 * ， 腹板的毛截 面惯性矩为 9 ’ 0 3 ; ’ / ; ’ （ * / ） * 0 3 “ ’ 3 ， /级单剪受力 的摩擦型高强度螺栓， 并且 要求在连接板和梁腹板的连 接处必须采用喷砂除锈才能 满足要求。