钢框架节点域设计中的承载力分析

《钢框架节点域设计中的承载力分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第31卷第5期吉首大学学报(自然科学版)Vol_31No．52010年9月JournalofJishouUniversity(NaturalScienceEdition)Sept．2010文章编号：1007—2985(2010)05—0072—03钢框架节点域设计中的承载力分析杨智硕。(1．莆田学院土木建筑学系，福建莆田351100；2．中南大学土木建筑学院，湖南长沙410075)摘要：介绍国内外对钢框架节点域的研究成果及其规范中有关节点域部分的规定，并根据目前中国结构设计规范提出并推导了节点域两侧梁截面高度不同时，节点域承载

2、力计算公式，为结构工程设计提供借鉴和参考．关键词：钢框架；梁柱；节点域中图分类号：TU318；TU973+．23文献标志码：A梁柱节点域是抗弯钢框架中容易变形的部分，通常是柱子翼缘之间和梁翼缘之间所围合的部分．如图1所示．节点域的强度、刚度、延性是抗震设计中3个主要方面，节点强度对于框架的承载力起着重要的控制作用，节点的刚度影响着结构的动力反应和变形，节点的延性决定了结构的非弹性变形能力．整个框架的强度、刚度很大程度上取决于节点域的抗剪性能．本文介绍国内外研究成果及其规范中有关节点域部分的规定，并根据文献[1—33等相关规范，

3、对节点两侧梁截面高度不同的情况的抗剪计图1等截面节点域算公式以及屈服承载力计算公式进行推导，得出相应的计算公式，为结构工程设计提供依据．1国内外设计方法1．1美国设计方法美国对节点域设计大致可以分成3个不同的方法．第1种称为强节点域设计法，要求节点域在地震荷载作用下保持弹性，通常要求采用补强扳．设置补强扳，除了制作费工外，它的塞焊可能会导致板材变形以及过度的残余应力：焊缝较为集中，会产生较大的热影响区，这都增加了连接区域脆性断裂的危险；此外，最大的缺点是节点域不能很好的耗能．第2种设计法是于1984年针对底层钢框架提出的弱节点

4、域设计法Ⅲ，这种方法认为节点域是受力均匀的，在地震荷载作用下弱节点域可吸收大量非弹性变形能，然而，这种方法使得框架层间位移过大，在其后制定的有关规定中被采纳，在此期间建造的钢框架，节点域薄弱成为在北岭地震中节点域破坏的原因之一．在结构工程设计中逐渐达成了共识(节点域过度的变形对整个连接区受力是不利的)．第3种方法为均衡节点域设计法，是前2种方法的结合，要求节点域和梁共同参与地*收稿日期：2010—05—3O基金项目：福建省自然科学基金资助项目(2007J0163)作者简介：杨智硕(1973一)，男，福建仙游人，莆田学院土木建筑

5、学系讲师，中南大学博士研究生，主要从事结构工程研究．第5期杨智硕：钢框架节点域设计中的承载力分析73震能量的耗散，也是目前美国规范中采用的设计方法．美国目前的规范(AISC，1997)和(FEMA，1997)，采用剪力控制：V_0．6fyhctw[1+]’其中：为剪力设计值；为屈服强度；^为柱腹板高度；为梁腹板高度；t为柱腹板厚度；为柱子翼缘的厚度；b盯为柱子翼缘的宽度．1．2日本的设计方法框架的极限承载力是根据梁柱的全截面塑性受弯承载力计算确定的，节点域弯矩My≥Mini(舰+。)，(+)]．在设计时为简化起见，忽略剪力项同

6、时不考虑轴力对节点域剪切的影响，即Mn+M62／4v]^’若取柱端弯矩，则可写成≤4×隽，其中M6，Mz分别为节点两侧弯距设计值．令V一一hbh(为节点域腹板体积)，则节点域设计用的抗剪强度一，．当柱子为工字型截面时，若不满足该条件，节点域需要补强．1．3中国的规范规定文献[1]第7．4．2条节点域计算第1款公式7．4．2—1给出节点域抗剪强度计算公式：T，≤0J口．。(、一1)当柱为H形或工字形截面时，V：==hbht；当柱为箱形截面时，V一1．8hht；为钢材的抗剪强度设计值．同时文献E2](8．2．5—2)式节点域的屈服

7、承载力要求符合下式：(Ml+M加2)／vp≤÷，，(2)其中：为折减系数，按7度设防时取0．6，按8、9度设防时取0．7；M加，M加。分别为节点域两侧的全塑性受弯承载力；其他同(1)式．2柱两侧梁截面高度不等时节点域计算公式推导公式(1)，(2)是在节点两侧梁截面高度相等情况下推导出的．因此(1)，(2)式不适用于节点两侧梁截面高度不同的节点域计算．同时在实际的工程设计中往往会遇到节点域承载力不足的情况．为此本文根据《钢结构设计规范~GB5OO17-2OO3、《建筑抗震设计规范~GBS0011—2001等相关规范和《钢结构设计

8、原理》，对节点两侧梁截面高度不同的情况的抗剪计算公式以及屈服承载力计算公式进行推导，得出相应的计算公式，并对节点域承载力不足情况提出调整梁柱截面方法，为工程设计提供依据．柱为H型钢或工字钢截面时，对于柱两侧梁截面高度不同的节点域抗剪计算公式推导如下：如图2所示节点域，由于节点