钢结构设计中连接节点研究.pdfVIP

庆贺刘锡良教授执教50周年 钢结构设计中的连接节点研究 刘兴业 洪小永 天津大学土木系．天津300072)(华东建筑设计院删所，上海2(；024)2 摘 要：在实际钢结构工程中，理想的铰接或刚接是不存在的。节点的脆悱破坏和疲劳破坏足结构i殳计安全性方面 不可忽视的特性之一。本文仅就钢结构粱柱节点的分类方法及节点脆性破坏的理沧与方法作一F总结，井对柯点型式世故 jI方法的改进提出一些建议。 关键词：节点≯类媳$脆性破坏 塑性铰 一、引言 钢结构由于其材料的固有特性，尽管其基本设计原理与混凝土结构区别不是很大，但钢结构构件基本上 是1厂预制的，构件之间的连接问题显得十分重要。 在钢框架的传统分析理论中，总是将框架的梁柱连接假设成理想铰接或完全刚接。前者意味梁柱之间 不能传递弯矩，即梁柱发生的转动是相互独立；后者假定框架受载变形后，梁柱间的夹角保持不变。这种理 想化的假设大大简化了钢框架的分析和设计过程，但是基于该假定的结构设计可能是不安全或偏于保守。 这是因为在实际工程中，所谓的刚性连接是具有一定柔度；而所谓的理想铰接也是具有一定刚度。近几年 来，国内外有些学者在半刚性设计理论方面进行了大量的研究，并取得了一些重要成果…。 因此，节点的处理有很多不确定的因素，对于节点类型的正确划分不仅对于结构的力学模型的精确性有 很大的影响，而且对于结构的工作行为，也有很大的影响。 钢结构的脆性破坏和疲劳破坏也是结构设计安全性方面不可忽视的特性之 ，而节点的脆性破坏对于 结构的安全性影响更是十分的重大。本文就以上这两方面，即钢结构梁柱节点的分类方法及节点脆性破坏 的理论与方法作一下介绍，并提出一些建议。 二、节点的分类 框架梁与柱的节点分类方法不尽统一，近年来趋向按梁端与柱节点连接处对转动约束作用的大小，即弯 矩M与柱轴线相对转角e的关系，将梁与柱节点连接分为：柔性连接、半刚性连接、刚性连接。 欧美等国的钢结构设计规范已明确规定节点有半刚性连接这种类型，如欧洲规范EUROCODE3(t992) flexible)。美国 pinned 规范AIsc—I．RFD(1994)月0简单地将节点连接区分为完全约束FR(fully re· strained)两种类型。 节点的分类方法常用的有Bjorhovide的分类方法、EUROCODE Miyashita的分类方法。 chen于1993年提出的三参数无量纲模型，其具体表达式 一 百 一 一 m…jm=M／M。日=日，／80日o=M。／KI (1+∥)i 如F㈧： 其l=}_i n为几何形状参数，K，为初始刚度。 以此-三参数模型为基础，认为在正常使用状态下节点的初始刚度对框架的性能有很大的影响，当 558 工业建筑2001年增币 第一届现代结构工程学术会议 △，=(8，一8，)／8，曼0．05 时，前点可视为刚性，否则，应视为半刚性节点。8。为实际节点位移，8。为相应理想刚节点位移。 在承载力极限状态下，同时考虑r框架的极限荷载和位移，当 小√【警12+【警12瓜丽观o， 时，节点可视为刚性，F…F。。分别为理性刚性节点框架和实际框架的极限荷载，8。、8。。分别为理想刚性节点和 实际节点在承载力极限状态下的位移。 三、节点的脆性破坏 I．脆性破坏现象 J： 一般而葺，按裂纹产生的扩展路径，节点破坏可分为以下几类14 ①焊缝体破坏：焊趾处产生裂纹并向焊缝体内扩展； ②梁柱截面破坏：裂纹源自连接焊缝并向柱翼缘或梁翼内扩