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【鋼結構·技術】鋼結構抗震：強節(jié)點弱構件的方法到底有哪些？

瀏覽次數(shù)：910 發(fā)布時間：2023-12-18

地震對鋼結構建筑的破壞

歷史上，對鋼結構建筑發(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，鋼結構建筑已經(jīng)在當?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構。

日本鋼結構建筑建設規(guī)模60年變化趨勢

鋼結構建筑最容易發(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，目前設計中有很多種方式，可以達到“強節(jié)點弱構件”的目的，今天就聊一聊到底有哪些處理方式。

阪神大地震的鋼結構破壞照片

“強節(jié)點弱構件”一覽

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

加強節(jié)點

減弱構件

1 翼緣蓋板增強型

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力，有效地將塑鉸移出柱端側的目的。

擴翼緣板增強型

2 擴翼緣板增強型

利用增加梁翼板寬度來增加梁構件彎矩承載能力，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計，達到降低柱面應力需求，迫使梁塑鉸遠離柱面的強度設計原則。切割型擴翼緣適合焊接H型鋼，焊接式擴翼緣適合熱軋H型鋼。受力性能上，焊接式容易造成殘余應力和變形，不如切割型。這種擴翼緣板形式，可能會影響到建筑局部效果。

擴翼緣板增強型

3 豎向單肋板增強型

這種單肋板包含三個部分：最大加強段、圓弧段及延長段。這種設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力集中問題。使塑性變形更均勻地分布，從而提高建筑結構的整體安全性和抗震性能。

豎向單肋板增強型

4 翼緣內(nèi)側板或加勁板增強型

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

翼緣內(nèi)側板或加勁板增強型

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節(jié)被稱為“reduced beam section”（簡稱RBS）。由于RBS設計和施工相對簡單，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計的，目的是在地震力作用下，使產(chǎn)生的塑性轉角集中在整個切削區(qū)域內(nèi)，形成一個擴大的塑性區(qū)域。這種形式的設計和施工制作，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件的上、下翼板特定區(qū)域內(nèi)進行鉆孔，從而降低該區(qū)域的彎矩強度。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)生脆性破壞的機率。

翼緣鉆孔減弱

小結

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

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2 擴翼緣板增強型

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