刚性连接节点的抗震性能的分析
钢框架梁柱刚性节点连接抗震研究
于构件破坏 ， 达到强节点弱构件 的 目的。 理论上 ， 工 程 师 总是 希 望把 梁 截 面 做 的更 高 一 点， 翼缘宽度和厚度尽 量小 ， 这样做 是最经 济 、 最合 理
的做法。但 实 际上截 面高 度越 小 、 翼 缘板 越 宽越 厚 ， 才能满足抗 震 规范 中的计 算要 求 。在 实际 工程设 计
框架结构在我 国建 筑工 程中得 到越 来越广泛 的应用 。但 在国外 多次地震 灾 害中发现 ， 众 多建筑物 的梁柱连接 发 生 了脆性破坏 。本文将通过抗震规范 和相关 资料 ， 并结合 自身的设计 经验 ， 研究分析 钢框架结构 梁柱节点 的连接 形式 以及其抗震性 能。
【 关键词】 钢框架 ； 刚性 节点 ； 抗震计算 【 中图分类号】 Ｔ Ｕ ３ ９ ２ 【 文献标识码】 Ｂ
且 国内外对这种 节点研究 很多 ， 证 明其 能使结 构获得
很 好的延 性 ， 是一种 比较可靠 、 成熟 的做法 。
２ 抗震规范 规定
在 Ｇ Ｂ Ｓ Ｏ ０ １ ｌ一２ ０ １ ０ 《 建 筑 抗 震 设 计 规 范》中第 ８ ． ２ ． ８条给 出了钢结 构抗 侧力构 件 的连接计 算 要求 ， 其 中梁柱连接 的极 限抗弯承式为 ：
形 。但在美 国北岭和 日本 于梁本身强度 ， 可以保证 节点 不先于
构件破坏 。但加腋型节 点对梁 的跨 高 比要求严 格 ， 适
用范 围较小 。而 盖板 型节 点 ， 受 构造 要求 限制 ， 盖 板 的厚 度不 能过 厚 ， 会 出现 抗震验 算通 不过 的情 况 ， 并
结合 了以上两种类 型特 点的翼缘加强 型狗骨 式节 点 ， 目前 尚在理论研 究阶段 ， 实际工程 中较少采用 。 目前 ， 实际工程中应用 较多 的是 盖板型 节点 和狗 骨式节点。盖板型节点 虽有其局 限性和 缺点 ， 但 构造
高层建筑钢结构连接节点的抗震设计
高层建筑钢结构连接节点的抗震设计- 结构理论摘要：本文介绍高层建筑钢结构抗震设计时，并对钢结构构件节点和杆件接头处的三种杆件连接方式，其性能及适用范围进行了分析比较，然后对梁、与柱、柱与柱、梁与梁的连接以及抗震剪力墙与框架的连接等方式进行了阐述，以供同行参考。
关键词：高层建筑；钢结构；连接节点；安装1 前言随着城市建设的发展，高层建筑在我国日益增多。
高层钢结构具有承载力高、抗震性能好、施工周期短等特点，特别适用于高耸的高层建筑。
在高层钢结构抗震设计中，节点连接良好的抗震设计是保证结构安全的重要一环。
连接节点应满足强度、延性和耗能能力三方面的要求，其连接强度应高于相连构件端部的屈服承载力，并且必须有较大的变形能力，用以弥补强度方面的缺陷。
钢材本身具有很好的延性，但这种延性在结构中不一定能体现出来，这主要是由于节点局部压曲和脆性破坏而造成的，因此在设计中应采用合理的细部构造，避免应变集中而形成较大的约束应力。
在钢材的选用上应满足强度、塑性、韧性及可焊性的要求。
钢材强度指的是抗拉强度和屈服强度，钢材应具有较高的强屈比，其屈服强度的上限值和下限值应适当。
钢材的塑性表现在伸长率和冷弯性能两项指标上，反映钢材承受残余变形量的程度及塑性变形能力。
对抗震结构还必须满足冲击韧性的要求。
钢材另一重要的基本要求是对化学成分含量的限制，它将直接影响结构的可焊性，应控制钢材的碳当量。
在高层钢结构中，厚钢板的应用较为广泛，在梁一柱节点范围，当节点约束较强，板厚等于或大于40mm时，应附加要求板厚方向的断面收缩率，以防发生平行于钢材表面的层状撕裂。
2 杆件连接2.1连接方式2.1.1 连接类型建筑钢结构的构件节点和杆件接头处的杆件连接可采用：（1）全焊连接；（2）高强度螺栓连接；（3）焊缝和高强度螺栓混合连接。
2.1.2 性能比较2.1.2.1全焊连接，传力最充分，不会滑移。
良好的焊接构造和焊接质量可以为结构提供足够的延性。
对钢框架结构节点抗震设计思想的分析
３ 边 缘纤 维屈服 ， ） 传统 的 弹性设计 （ 当于 ６度 或非抗 震设 相
防要求 ） 。 各种构件 的宽厚 比要求 ， 见 Ｇ ０ １—０ ０建筑抗 震设 计 详 Ｂ ５０ ２ １ １
Ｍ ＝ ｓ — ）： Ａ ｈ ｔ ＋∑（ ） （ ｉ ｆ ｚ
＝ｍ ｎ ｎ ， ｝ ｉ ｛Ⅳ ， ｌ
曲， 保证耗能作用 的发挥。 受压板件 宽厚 比可分为三个等级 ： １ 全截 面进 入 塑性 ， ） 出现 塑性 铰 ， 求 转 动 能 力 （ 当 于 要 相 ８度 ， ９度抗震设 防要求 ） ；
其 中， ， 的计算方法 如下 ： Ｍ １ 当工字形梁翼缘用 对接焊缝 、 ） 腹板 用角焊缝连接时 ：
ＢＩ Ｃｈ ｎ ・ ａ ｇ ａ ｇｇ ｎ
（ ｈｎａｇＤ ｓ ｎａ ｄＲ ｓａｃ ｓｔｔ ｏ ｏ ｅｒｕ ｔ ｌｒｙ ｈｎａｇ １００ ，Ｃ ｉ ） Ｓｅｙ ｎ ｅｉ ｎ ｅ ｒ Ｉ ｔｕｅｆＮ ｎ ｒ ｓＭｅ ｌ ｇ ，Ｓｅｙ ｎ １０ ３ ｈｎ ｇ ｅ ｈ ｎｉ ｆ ｏ ａｕ ａ
当
／时 ［ （ ， ， １Ｎ ４ ： ＿…
ｙ －
Ａ，ｆ］ ，ｙ
．
】 （） １ １
其 中， 为被连 接构件的全塑性弯矩 ； ＝Ａ ； 为构件 净 Ｍ Ｎｙ Ａ
所需螺栓数目 ＝ ＝ 为 丽Ｖ
＝ ．。实际取５ ４８ 个
截面面积 ； 为构件腹板净截 面面积。 Ａ
Ｍ２ ２高强 螺栓。
响， 就可能 出现 地震 作用下的局部破 坏 ， 甚至整体倒 塌 Ｊ 。因此 ，
钢结构 的抗震 问题也 是需要 认真 研究 的 。本文 针对 最 常见 的钢
３ 构造缺 陷 ： ） 梁翼缘 与柱连接处 的垫板 一般在焊接后 就 留在 框 架结构 ， 到节点 的重 要性 ， 考虑 将对 节点 的抗 震设 计思 想进 行 结构上 ， 与柱 翼缘之间容易成为裂缝发展 的起 源。 深入分 析 ， 有助 于加深 对节 点抗震 设计 思路 和具 体方 法 的理解 ，
装配式混凝土框架结构连接节点抗震性能研究进展共3篇
装配式混凝土框架结构连接节点抗震性能研究进展共3篇装配式混凝土框架结构连接节点抗震性能研究进展1装配式混凝土框架结构是一种新型的建筑结构体系，其具有快速装拆、可重复使用、高质量成品等特点。
然而，在地震等自然灾害中，装配式混凝土框架结构需要具备良好的抗震性能，才能保证建筑物的安全性。
因此，本文将阐述装配式混凝土框架结构连接节点抗震性能的研究进展。
一、概述任何结构都会存在受力集中的地方，而装配式混凝土框架结构的连接节点是其中的一个重要环节。
连接节点不仅要承受垂直载荷和水平荷载，还要承受地震力对结构产生的影响。
因此，研究连接节点的抗震性能对于提高装配式混凝土框架结构的抗震能力至关重要。
二、节点类型装配式混凝土框架结构的连接节点类型主要分为刚性节点和半刚性节点两种。
刚性节点指的是在节点处设置刚性连接板和刚性箍筋，使框架节点形成整体刚性的连接方式。
此类节点的抗震性能较好，但在审美和构造上存在一定的限制。
半刚性节点则兼备了连接板和箍筋的作用，同时也可以兼顾节点伸缩性。
与刚性节点相比，其具有更好的工艺性和美观性，但在抗震性能方面可能略逊于刚性节点。
三、节点设计装配式混凝土框架结构的连接节点设计需要充分考虑其在地震作用下的受力特点。
主要包括节点的剪切抗力、轴向力承受能力、旋转能力和节点底部的剪切滞回性。
剪切抗力是连接节点的主要抗震指标之一，其抗震能力需要通过强化节点的节点钢筋来提高。
轴向力承受能力则是指节点在受到在竖向荷载作用下的承载能力，它主要由节点形式和节点刚度所影响。
旋转能力则是指节点在地震时具有可变形性，并且能够承受旋转荷载的能力。
节点底部的剪切滞回性指的是节点地基土壤中的缓慢变形过程，它对节点的剪切性能有着重要的影响。
四、节点连接方式装配式混凝土框架结构的连接方式有螺栓连接和焊接连接两种，而焊接连接由于需要现场施工，对构件的质量和准确性提出了更高的要求，使其难以被广泛采用。
因此，大多数装配式混凝土框架结构采用螺栓连接。
钢筋混凝土框架节点的抗震性能试验研究
钢筋混凝土框架节点的抗震性能试验研究钢筋混凝土框架节点的抗震性能试验研究随着城市化进程的不断推进，建筑物的抗震性越来越被重视。
钢筋混凝土框架结构是一种常见的建筑结构形式，其节点作为框架结构的重要组成部分，其抗震性能对整个结构的抗震性能起着关键作用。
本文将就钢筋混凝土框架节点的抗震性能试验进行研究。
一、钢筋混凝土框架节点的结构形式钢筋混凝土框架结构一般由柱、梁、墙等构件组成，构件之间通过连接件连接起来。
钢筋混凝土框架节点是连接构件的关键部分，承受着构件之间的荷载和力矩。
钢筋混凝土框架节点一般分为刚性节点和半刚性节点两种类型，其中刚性节点的刚度较大，而半刚性节点的刚度较小。
刚性节点的应力和变形分布较为均匀，而半刚性节点的应力和变形分布较为不均匀。
二、钢筋混凝土框架节点的抗震性能试验钢筋混凝土框架节点的抗震性能试验一般通过模型试验进行。
在模型试验中，首先要确定试验的参数，包括节点类型、节点尺寸、材料类型和试验荷载等。
然后设计试验方案，制作试验模型，进行试验。
试验中，应根据试验要求进行加载，并记录试验数据，包括荷载、位移、应力、应变等。
试验结束后，应对试验数据进行分析和处理，得出试验结论。
三、钢筋混凝土框架节点的影响因素钢筋混凝土框架节点的抗震性能受到多种因素的影响，包括节点类型、节点尺寸、材料类型、试验荷载和连接方式等。
其中，节点类型是影响抗震性能最为重要的因素之一。
四、钢筋混凝土框架节点的设计方法钢筋混凝土框架节点的设计应根据国家相关标准和规范进行，采用强度设计和变形设计相结合的方法，保证节点的强度和变形能力均满足要求。
在节点设计中，应根据节点类型和荷载情况进行合理的尺寸设计和配筋设计，并选择合适的节点连接方式，确保节点的抗震性能。
五、钢筋混凝土框架节点的加固方法对于已经存在的钢筋混凝土框架结构，如果节点抗震性能不足，可以通过加固节点的方式提高结构的抗震性能。
加固方法包括增加节点的截面尺寸、加强节点的配筋、采用钢板加固等。
PEC柱—型钢梁顶底角钢连接框架抗震性能研究
about 7.0%, the ductility coefficient improves by 21.1%, the node rigidity and the degradation of bearing capacity has been improved. Therefore, this frame should be restrict the column axial compression ratio appropriately and be minimized the angle bolts margins within the required range in order to increase the joint stiffness, and improve the frame ductility.Another, three frame models were built by using ABAQUS finite element software in the test, The results of the simulation and the test were compared based on the analysis. the gap between the two results is range from 2.8% to 16.2%. On this basis, a composite frame of three-layer one-span was designed, forcing loads in the situation of frequently occurred earthquake and rarely occurred earthquake with quivalent base shear method. Ultimately the storey drifts of this frame meet the requirement of the seismic code.Key Words：Partially encased concrete composite column；Top-seat angles；Composite frame；Seismic behavior；Finite element analysis* This study is supported by the National Natural Science Foundation（51268042）目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 PEC柱的形式及优点 (1)1.2 梁柱节点的种类 (1)1.3 梁柱连接节点的典型构造 (2)1.3.1 刚性连接节点 (3)1.3.2 铰接连接 (3)1.3.3 半刚性连接 (3)1.4 半刚性连接钢框架的优越性 (4)1.5 研究与应用现状 (4)1.5.1 H型钢部分包裹混凝土组合结构 (4)1.5.2半刚性连接钢框架的试验研究现状 (5)1.5.3半刚性连接钢框架理论研究现状 (7)1.6PEC柱—钢梁角钢连接框架应用的主要问题 (8)1.7 课题提出背景及本文研究内容 (8)2 部分包裹混凝土柱半刚性框架的试验研究 (10)2.1 概述 (10)2.2 试件设计与制作 (10)2.3 材料性能 (11)2.4 试验加载及制度 (12)2.5 试验数据采集 (13)2.5.1 应变片及应变花位置 (13)2.5.2 位移计位置 (15)2.6 试验过程与特征分析 (15)2.6.1 KJ-1试验现象 (15)2.6.2 KJ-2试验现象 (16)2.6.3 KJ-3试验现象 (17)2.6.4破坏特征与破坏机理分析 (18)3 抗震性能与应变分析 (19)3.1 滞回性能 (19)3.1.1 滞回曲线 (19)3.1.2 骨架曲线 (20)3.2 承载力退化 (21)3.3 刚度退化 (23)3.4 延性分析 (26)3.5 节点初始转动刚度 (27)3.6 应变分析 (30)3.6.1 节点核心区剪应变 (30)3.6.2 角钢应变 (32)3.6.3 角钢、梁端、柱脚应变分析 (33)3.6.4 角钢、梁端、柱脚屈服先后顺序分析 (33)3.6.4 内力分析 (39)3.7 小结 (41)4 有限元分析 (43)4.1 概述 (43)4.2 建模过程 (43)4.2.1 材料属性及本构关系 (43)4.2.2 网格划分 (45)4.2.3 接触与约束 (45)4.2.4 螺栓预紧力及边界条件 (45)4.3 模拟结果与试验对比分析 (46)4.3.1 破坏形态 (46)4.3.2 数据对比 (49)4.4 PEC柱—型钢梁角钢连接三层框架抗震性能分析 (50)4.4.1 拟静力加载条件下抗震性能分析 (50)4.4.2 地震作用下抗震性能分析 (52)4.5 小结 (55)结论 (56)参考文献 (58)在学研究成果 (62)致谢 (63)1 绪论1.1 PEC柱的形式及优点PEC柱为英文Partially Encased Concrete Composite Column的缩写，即部分包裹混凝土组合柱，为近年来出现的新型构件。
北岭和阪神地震导致钢结构节点破环原因和分析
北岭和阪神地震导致焊接刚性节点破坏原因和改进方法学院: 天津大学建工学院姓名: 薛飞北岭和阪神地震导致焊接刚性节点破坏原因和改进方法摘要：通过对1994年发生的美国北岭地震和1995年发生的日本阪神地震这两次钢结构建筑普遍出现的梁柱端节点破坏原因的深入分析，从而获得高层钢结构建筑抗震改良的节点设计方法。
关键词：梁柱端节点，焊缝缺陷，人工缝，超高应力，塑性铰1.综述1994年1月14日美国发生北岭地震，1995年1月17日日本发生阪神地震，这两次地震非常具有代表性，因为当时普遍认为钢结构建筑具有良好的抗震性能，在历次地震中经受了考验，较少发生整体破坏和倒塌现象。
但是这两次地震时钢结构建筑的焊接梁柱刚性节点却遭受了严重的破坏。
2.北岭和阪神地震前典型的梁柱节点形式梁柱节点形式根据其连接刚度的大小可分为三类：铰接连接，半刚性连接和刚性连接。
高层和比较重要的钢结构建筑的连接,一般采用刚性连接。
梁柱刚性连接的做法为梁翼缘与柱翼缘现场熔透焊，梁腹板与柱翼缘采用高强螺栓现场进行连接或用角焊缝焊接，这种刚性连接可以传递弯矩、剪力和轴力。
梁的截面形状一般为H形，柱的截面形状有H形或箱形两种。
美国一般采用H形柱，日本普遍采用箱形柱。
主梁与柱刚接连接时，应在柱腹板上与梁翼缘对应处加设水平加劲板，箱形内应设加劲隔板。
水平加劲板应按与梁翼缘面积等强设计，水平加劲板的中心线应与梁翼缘中心线互相对准，连接焊缝也要按照等强传力的要求进行设计，如图。
图2.1 梁柱刚性连接的两种常见形式2.1北岭和阪神地震中钢结构梁柱焊接节点震害2.1.1北岭地震中钢结构梁柱焊接节点震害北岭地震之前广泛采用的焊接梁柱节点是按美国统一的建筑标准设计制造的。
由于建筑外包物掩盖了节点的破坏,因此地震最初未见有关钢结构损害的报道。
后来通过对多座钢框架建筑的仔细观察后发现梁柱节点存在不同程度的破坏现象夕，于是引起了工程界的广泛关注。
通过对个楼板框架进行现场检验，发现大部分破坏出现在节点梁翼缘与柱翼缘的连接处，而又以底梁翼缘的破坏明显多于梁翼缘。
系梁对连续钢构桥的地震反应分析
工程科技系梁对连续钢构桥的地震反应分析张燕飞1胡国民2（１、内蒙古通辽市交通工程局，内蒙古通辽０２８０００２、长安大学，陕西西安７１００６４）1概述目前，随着混凝土强度的不断改善，设计和施工工艺的不断完善，连续钢构桥越来越受到桥梁工程师的青睐。
连续钢构桥上部结构连续长度，桥墩高度有不断增大的趋势。
特别是在跨径在２００至３００ｍ之间刚构桥应用越来越多。
随着连续钢构桥的大量建设，其在地震作用下的反应分析成为研究的热点。
本文探讨系梁对连续刚构桥在地震能力的影响，以地震做用下控制截面的内力，位移等来分析系梁的作用，并加以算例说明。
2抗震分析理论２．１动态时程分析原理动态时程分析法是随着强震记录的增多和计算机技术的广泛应用而发展起来的，是公认的精细分析方法。
目前，对于重要、复杂、大跨的桥梁抗震计算都建议采用动态时程分析法。
地震作用下，桥梁结构地震运动微分方程为：公式中：［Ｍ］、［Ｃ］、［Ｋ］分别为系统的总体质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵，｛Ｕ｝为对应的自由度的广义坐标列阵，Ｐ（ｔ）为外荷载。
上述方程是二阶微分方程，右端输入的实际是地震加速度时程，它是不规则的，难以用确定的函数表达。
解方程较为有效的方法是逐步积分法，逐步积分法根据已知的位移、速度、加速度和荷载条件，从前一时刻计算下一时刻地震反应，具体计算步骤分为如下三步。
ａ．将振动时程分为一系列相等或不相等的微小时间间隔Δｔ；ｂ．假定在Δｔ时间间隔内，位移、速度、加速度按一定规律变化建立三者之间的关系；ｃ．求解ｔｉ＋Δｔ时刻结构的地震反应；通过对上述ｂ、ｃ两个步骤采用不同假定，发展了很多积分方法。
根据对位移、速度和加速度之间关系的不同假定，时程分析计算的方法可以分为：ＮｅｗＭａｒｋ－β法以及Ｗｉｌｓｏｎ－θ法本文在计算分析时采用ｍｉｄａｓｃｉｖｉｌ大型通用有限元分析程序中的常加速度法。
２．２地震动的输入采用１９４０年美国帝国峡谷地震的ＥＩ－Ｃｅｎｔｒｏ地震波输入。
铁路桥梁设计中的抗震设计原则
铁路桥梁设计中的抗震设计原则铁路桥梁作为铁路交通的重要组成部分，其在地震中的稳定性和安全性至关重要。
抗震设计是确保铁路桥梁在地震作用下能够保持结构完整、正常使用甚至在震后迅速恢复运营的关键环节。
以下将详细阐述铁路桥梁设计中的抗震设计原则。
一、场地选择与地质勘察合理选择桥梁建设场地是抗震设计的首要任务。
应尽量避开地震活动频繁、地质条件复杂的区域，如地震断层带、软弱土层、易液化土地区等。
在选址前，必须进行详尽的地质勘察，了解场地的地质构造、土层分布、地下水位等情况，为后续的设计提供准确的地质资料。
对于无法避开不利地质条件的场地，应采取相应的工程措施来改善地质条件，例如对软弱土层进行加固处理、设置隔震层等。
同时，要评估场地可能的地震动参数，包括地震烈度、峰值加速度、频谱特性等，为桥梁的抗震计算和设计提供依据。
二、结构体系与选型选择合适的结构体系和桥梁形式对于提高抗震性能具有重要意义。
常见的铁路桥梁结构形式有简支梁桥、连续梁桥、拱桥、斜拉桥等。
在抗震设计中，应优先选择整体性好、冗余度高的结构体系。
简支梁桥结构简单，受力明确，但在地震作用下相邻梁体之间容易发生碰撞，影响结构的安全性。
连续梁桥具有较好的整体性和变形能力，能够有效地分散地震力。
拱桥由于其拱肋的受压特性，在一定程度上具有较好的抗震性能，但要注意拱脚处的抗震设计。
斜拉桥的索塔和主梁通过斜拉索相连，形成了复杂的空间受力体系，在抗震设计中需要考虑索塔和主梁的协同工作以及拉索的振动特性。
此外，桥梁的跨度布置也会影响抗震性能。
过大的跨度可能导致结构在地震作用下的变形过大，过小的跨度则可能增加结构的数量和连接节点，增加地震破坏的风险。
因此，应根据实际情况合理确定桥梁的跨度。
三、强度与延性设计强度设计是保证桥梁在地震作用下不发生强度破坏的基本要求。
通过计算地震作用下结构的内力和应力，确定构件的尺寸和材料强度，确保结构具有足够的承载能力。
然而，仅仅依靠强度设计是不够的，还需要考虑结构的延性。
端板连接半刚性钢框架节点抗震性能分析
茧 囊
扑
．
。 。
—
—
注 ： Ｍ． 别为 单 荷载 和周 期荷载 作用 极 抗 弯承 载力 。 Ｍｕ和 ２ 分 艮
￣
－３ ０ ０
．
—
—
周 期 加载 单 调 加载
相 比单 调加 载 ， 期 荷 载 作 用下 端 板 连 接 和 周
刚性连 接 的极 限转角 都有 不 同程度 的降低 。在周
所 有材 料均 为各 向同性 ， 松 比取 ０ ３ 端 板摩 擦 泊 ．， 面的抗 滑移 系数 取 ０ ４ 。 ． ４
１ ３ 网格划 分 ．
（９９ 的地震 中 ， 统 的刚 性连 接 节 点受 到 较 为 １９ ） 传 严 重 的破 坏 ， 国 内学 者 对 半 刚性 节 点 的研 究 力 使
能， 并指 出了端板 半 刚性 连接 的优 势所在 。
刚接 也不 是理 想 铰 接 ， 是处 于理 想 刚 接 和 理想 而
铰接 之 间的半 刚 性 连接 … 。所 谓半 刚性 连 接 ， 是
指梁 柱节 点连 接具 有一 定刚度 的同时 又具有 一定
１ 有 限元 模 型 的建 立
本 文半 刚性 节点 的建模 过程 包 括定 义单元 类 型 、 义 材料属 性 、 定 建立 几何 模 型 、 分 网格 、 建 划 创
土
木
工
程
与
管
理
学
报
２ １ 年 ０１
节点 刚度 和很好 的延 性 和耗 能 能 力 ， 以实 际 结 所
构 中应优先采用此类构造的端板连接。平齐端板 连接虽然具有较好 的延性 ， 但承载力较低 ， 耗能性 能 较 差 ， 以 实 际 结 构 中 应慎 用 该 种 连接 方 式 。 所 刚性连接承载力较高 ， 但是其延性及耗能能力太 差， 在抗 震设 计 中不 宜选 用该 种连接 。
带夹层结构轻钢大跨结构抗震性能数值分析
５ 对承载能力极 限状态 ， ） 按荷载效 应 的基本组 合和偶然组 合进行 设计 ； 对正常使用极限状态按荷载效应 的标准组合进行设计 。
ａ 单侧布置 夹层 ）
在结构设计过 程 中， 了按照 常规 的平 面刚架 分析计 算 外 ， 除 最好 采用两种 以上 的分析程序来对结构进行整体分 析 ， 而且 当前 单 独 的规范规程 剖尚无法完全满足设计工作需要 。 本文 以某 汽车展厅结构为例 ， 过对主体 结构 中几榀有 代表 通 性 的刚架进行 分析 ， 计算 了带 夹层 轻型 门式刚架在地 震作用 下 的
重 臀
４ 结语
通过对某带夹层 的大跨轻钢结构厂房 的对 比分 析 ， 以得 到 可
如下 结论 ：
设 计 基 本 地 震 加 速 度 设 计 基本 地 震 加 速 度
堪
１ 在相 同的地震作用 下 ， 层不 同布 置形式 和布置位 置 ， ） 夹 对 结构侧移 结果 随着地震加速度 的增 大而减小 。夹层 的布 置形 式 、
为 ７度 ， 设计 基本 地震 加 速度 值 为 ０ １ ｇ 设 计地 震 分组 为 第一 移 比（ ／ ） ．０ ； Ｈ Ｖ 进行对 比。 组 。场地类别取 为 Ⅱ类 场地 ， 场地 特征周期 ０ ３ 。 ．５ｓ
３ 计 算 结果分 析
３ １ 单侧 布 置 夹层模 型 结果 ． ’
钢结构 ， 而夹层结构通 常为采 用组 合楼 板的普通钢结构 。 目前 常见 的带 夹 层轻 钢结 构 主要 包 括 以下 几 类 ： 体 库工 立 程 ， 场库房 ， 车展 厅 引， 货 汽 轻钢 平 台结 构 等等 。在设 计过程 中 ， 往往存在下列 问题 “ ： ） 计过程 中构 件计算 长度 Ｊ１设 取值 的问题 ；） ２ 夹层结构 与主体结 构 之间连 接节 点问题 ； ） ３ 结构 分析及设计规 范选 用问题 ； ） ４ 高低跨连 接部位 以及抗风柱 等结构 构造处理 。为 了选 择合 理的结构布置 方案 ， 在结构方 案设计 阶段 可 以参考 以下 几点 ： ） １ 夹层纵 横 向钢 梁与钢 柱均 为刚接 ， 夹层 梁与厂房钢柱在纵 横向也刚接 ； ） ２ 为了避免框架 体系对排架 体 系 的影 响， 尽量采用 刚接连 接 ， 提高 结构整 体 刚度 ， 减小 节 点位 移。
桥梁博士V4工程案例教程00桥博V4抗震分析解决方案
桥梁博士V4工程案例教程00桥博V4抗震分析解决方案桥梁博士V4工程是一款建筑结构分析与设计软件，在桥梁设计中有着广泛的应用。
而抗震分析是桥梁设计中非常重要的一部分，能够评估桥梁在地震荷载作用下的性能，并提供相应的抗震设计方案。
本文将为您介绍桥梁博士V4工程案例教程中关于抗震分析的解决方案。
首先，桥梁博士V4工程可以进行地震荷载计算。
在进行抗震分析前，需要确定地震波的参数。
用户可以选择库中已有的地震波，也可以根据实际情况导入已得到的地震波数据。
通过设置地震波参数，再进行地震荷载计算，得到对应的地震荷载。
接下来，桥梁博士V4工程可以进行抗震分析。
抗震分析是通过加载地震荷载，计算桥梁结构在地震作用下的受力、位移等响应，并评估结构的性能。
在抗震分析前，需要设置模型的属性和边界条件。
用户可以通过桥梁模型进行建模，设置材料的力学性质、断面的尺寸和边界约束等。
在设置完模型属性后，可以设置地震荷载，并选择适当的分析方法。
桥梁博士V4工程提供了多种抗震分析方法。
其中常用的有静力弹性分析、动力弹性分析和非线性时程分析。
静力弹性分析适用于刚性较小的桥梁，可以直接求解结果得到结构响应。
动力弹性分析适用于较为刚性的桥梁，可以考虑结构的动力特性，得到相应的动力响应谱。
非线性时程分析适用于一些特殊情况下，可以考虑结构非线性效应，得到更准确的响应结果。
在抗震分析过程中，桥梁博士V4工程可以进行结构的求解和结果的显示。
通过求解，可以得到桥梁结构在地震作用下的受力、位移等响应结果。
同时，软件还提供了丰富的结果显示功能，包括动画显示、图表显示和数值显示等，可以直观地展示桥梁结构的响应情况。
最后，桥梁博士V4工程还可以进行抗震设计。
根据抗震分析得到的结构响应，可以评估结构的性能，并进行相应的抗震设计。
例如，可以调整结构的尺寸、材料和连接方式等，以提高桥梁的抗震性能。
综上所述，桥梁博士V4工程提供了全面的抗震分析解决方案。
通过进行地震荷载计算、抗震分析和抗震设计，可以评估桥梁结构在地震作用下的性能，并提供相应的抗震设计方案，确保桥梁在地震发生时能够安全可靠地使用。
对钢结构节点连接设计方法的探讨
０ ．前 言
近 几 十年 来 ， 钢 结 构 以其 优 越 性 ， 广 泛应 用 于 住 宅 、 学校 、 医院 、 办公、 娱 乐 等多 层 建筑 以及 单层 轻 型 厂房 和 大 空 间 结构 连 接 在 钢结 构 中 占有 很 重要
焊缝 连接 。在施 工 时应保 证 对接 焊缝 的质量 ， 对接 焊 缝 必须 焊 透 ， 梁上 、 盖板 与柱 对接 焊 缝 的质量 对梁 柱 刚性 连 接 的滞 回性 能有 很 大 的影 响 。 特别 是焊 缝 与柱 翼缘 的连接 面应 注 意除 油 除漆 ， 合 理 安排 施 工顺 序 。下 翼 缘 的焊 接 引弧 板 如 果 留在 构 件 上应 将其 与 柱 焊接 ， 最 好 跟 梁翼 缘 也 焊 在一 起 ， 以减 小对 接 焊缝 未焊 透 对梁 柱 连接 受力 的 不利 影 响。
２ ． ３摩 擦 型 高强度 螺栓 与 焊缝 形成 的 混合 连接
的地位 ，其特性将直接影响钢结 构设计计算的安全性和可靠性 以及制造安 装、 经济指标和使用性能。 连接节点设计是钢结构能否安全可靠的关键， 他关 系到 结 构在 荷载 作 用 下 的整体 性 能 以及单 个 构 件 的受力 分 析 。 国 内外许 多震 害都 表 明 ， 钢 结构 大 多是 由于节 点 首先 破坏 导致 结 构 的整 体 破坏 。 为此 ， 钢结 构梁柱节点的设计问题就值得我们关注和探讨。
抗 震 不利 。
后焊的方式 ， 此时高强度螺栓的强度应计算焊接影 响， 作一定的拆减 ； 当采用 先焊 后 栓且 板 间 又不 夹 紧 时 ， 宜 采用 大 直 径 螺栓 ， 并 需 将 螺栓 的抗 剪 承载 力 设计值乘 以拆减系数； （ ４） 在静力荷载作用下 ， 摩擦型高强度螺栓可 以和侧角 焊缝 共 同作 用 。 在 直接 承 受动 荷载 作用 的连接 中 ， 则 不 能用 这种 连接 ， 施工 时 般 采用 先 栓后 焊 的程 序 ， 并 在设 计 中考 虑温 度影 响将 高强 度 螺栓 的预拉 力 予以适当拆减； （ ５ ） 能共同工作的混合连接， 其总承载力可按不同连接方式承
反应谱法与时程分析法抗震分析对比
反应谱法与时程分析法抗震分析对比杨璐;陈虹;岳永志;李明飞【摘要】为了研究反应谱法与时程分析法的地震响应对比分析,采用ABAQUS有限元分析软件对多层钢框架结构中的一榀钢框架建立计算模型,比较反应谱法和时程分析法在多层钢框架下的结构顶层位移、最大层间位移、层间位移角和Mises 应力值等地震响应.通过计算及模拟可知,由反应谱法得到的结构顶层位移是时程分析法的1.09倍,前者的最大层间位移及层间位移角是后者的1.07倍.结果表明,反应谱法和时程分析法在多层钢框架下的地震响应均符合规范要求,反应谱法计算的地震响应比时程分析法的地震响应大,反应谱法得到的地震响应偏于安全.分析结果为多层钢框架的抗震方法提供了理论支持.【期刊名称】《沈阳工业大学学报》【年(卷),期】2016(038)003【总页数】6页(P331-336)【关键词】多层钢框架;地震响应;反应谱法;时程分析法;地震波;加速度反应谱;有限元分析;数值模拟【作者】杨璐;陈虹;岳永志;李明飞【作者单位】沈阳工业大学建筑与土木工程学院,沈阳110870;沈阳工业大学建筑与土木工程学院,沈阳110870;辽宁省住房和城乡建设厅建筑节能与建设科技发展中心,沈阳110005;沈阳工业大学建筑与土木工程学院,沈阳110870【正文语种】中文【中图分类】TU352.11地震是对人类危害很大的自然灾害之一，我国是一个地震多发国家，包括唐山和汶川在内的多个城市都遭受过地震的袭击，其中房屋倒塌造成大量的人员伤亡，为了有效地控制地震灾害，需要对工程结构进行抗震分析.在多遇地震地区，应广泛兴建多层钢框架结构，多层钢框架结构的抗震设计与震害预防分析逐渐得到了关注.在多层钢框架有限元模拟过程中，通常使用梁单元进行模拟计算[1-3].抗震分析方法主要采用反应谱法、时程分析法和等效静力法[4-6].等效静力法不考虑结构自身的动力特性，很少应用于抗震分析中；反应谱法比较简便实用，被广泛应用于抗震分析中；时程分析法能够准确地描述钢框架结构在地震下的变形过程.抗震规范推荐使用反应谱法和时程分析法[7-9].许多科研人员进行了相关方面的研究，孙建梅等[10]对大跨空间网壳结构下的反应谱法与时程分析法模拟计算结果差异及影响因素进行了研究；盛朝晖等[11]采用ANSYS有限元程序对巨型框架结构进行了抗震动力时程分析，并讨论了巨型框架结构在地震波作用下的动力位移及内力等地震响应.然而，对多层钢框架的基于反应谱法和时程分析法的抗震研究对比并没有进行细致深入的研究.因此，本文运用ABAQUS有限元软件对一个多层钢框架结构进行抗震分析，研究其在相同地震波下反应谱法与时程分析法的计算差异.1.1 反应谱法地震反应谱是指单自由度体系在给定的地震作用下最大绝对加速度反应与体系自振周期的关系曲线.反应谱法实质上是把计算结构的动力问题转化为计算结构的静力问题，它是计算地震响应既考虑地面运动特征又考虑结构动力特性的一种抗震计算方法[12].应用反应谱法的计算步骤为：先根据地震波记录构造反应谱，再根据反应谱理论计算多层钢框架各阶振型的地震作用，最后通过组合叠加计算总的地震最大响应.单自由度体系动力方程为式中：m为质量；x为位移；k为体系刚度；xg为地面运动水平位移；c=2mωζ，其中，ζ为阻尼比，ω=(k/m)1/2.将各变量表达式代入式(1)中，则式(1)可表示为利用Puhamel积分可得ω(t-τ)dτ加速度反应谱可定义为利用反应谱法对框架结构进行动力响应分析，就是将各振型作用效应采用平方和开放的组合法(SRSS)来求解.1.2 时程分析法时程分析法，即弹塑性直接动力法，是通过建立系统动力学方程进行迭代求解的一种抗震计算方法[13].时程分析法一般用在非线性结构、高层框架结构和复杂结构中，具体实施与计算过程为：首先将地面运动时间t按照固定的时间间隔与数量分割成一系列的时间间隔Δt，然后在每个时间间隔Δt内把整个结构体系当作线性体系来计算，最后逐步求出各时刻的反应.多自由度体系在地面运动作用下振动方程为式中g分别为多自由度体系的水平位移、速度、加速度和地面运动水平加速度；M、C、K分别为体系质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵.在计算过程中，将在地震时记录下来的加速度水平分量和时间曲线划分成很小的时段Δt，然后逐一对每一个时段利用振动方程(5)进行直接积分，从而求出结构体系在各时刻的位移、速度和加速度，进而计算出结构的内力.1.3 反应谱法与时程分析法对比根据我国抗震规范中的规定与建议，反应谱法适用于常用规则的建筑，而对重要建筑、复杂结构、高层建筑以及超高层建筑，其抗震计算都建议采用时程分析法.反应谱法一般用于线性假定，只取几个低级振型就可以得到满意效果，计算量小，能得到结构的最大地震响应，其基本的分析步骤为：首先根据强震记录统计应用于抗震设计的地震反应谱，再对结构进行振型分解，求各振型的最大反应值；然后用适当的方法将各振型反应值结合起来求结构的最大反应值.而时程分析法得到的是结构在地震过程中的反应以及震害发生的部位和形态，可详细了解结构在地震持续时间内的结构响应.时程分析法可模拟结构在整个地震持续时间内各时刻的地震响应，可处理非线性问题，其特点是可以利用直接积分的方法对结构动力学问题进行求解，故可以模拟结构非线性.由于所建立的动力学方程的每个对象是最基本的单元，故求解速度和收敛时间较慢，一般情况下时间步长设置为0.001 s以下，计算总时长设置为10 s以上，从而导致计算机耗时较多，结果文件较大.但时程分析法计算的地震响应较大依赖于地震波的选取，可用于对多层钢框架的补充计算.反应谱法就其本质计算方法而言是振型分解的算法，时程分析法是积分算法，两种计算分析均能体现地震对结构动态响应的影响[14].2.1 多层钢框架的材料参数本文以一栋三层三跨的钢框架结构作为设计计算原型，其具体场地条件如下：Ⅱ类场地第一组，基本烈度为8度(地震加速度为0.20g)，振型阻尼比为0.05.选取一榀框架作为计算分析模型，利用ABAQUS有限元软件对其建立几何模型.模型参数为：各层层高为3.6 m，跨度为4.5 m，梁、柱分别采用尺寸为H250 mm×200 mm×8 mm×10 mm和H500 mm×250 mm×12 mm×16 mm的H型钢，梁柱连接方式为刚性连接.钢柱的弹性模量为2.1×1011 Pa，屈服强度为3.45×108 Pa，钢梁的弹性模量为2×1015 Pa，泊松比为0.3，钢材密度为7 850 kg/m3.多层钢框架结构的有限元模型如图1所示，其中，一榀钢框架立面图如图2所示(单位：mm).利用ABAQUS有限元分析软件建立基于两种分析方法的有限元分析模型.在结构的有限元建模中，梁、柱均采用B21梁单元，在结构底部施加地震波，建立平面有限元计算模型，划分有限元的节点总数为274，单元总数为279.其中，在基于反应谱法的建模过程中，为方便ABAQUS的反应谱法计算过程，使用CAE软件将地震的加速度反应谱加在模型的inp文件中，以加关键词的形式进行编辑、建模和运算.2.2 地震波的选用为了研究反应谱法与时程分析法抗震设计的可行性以及模拟结果的可比较性，本文采用天然的唐山南北方向地震波[15]，只考虑水平地震激励.使用Matlab软件将地震波转化成地震加速度反应谱.地震加速度记录如图3所示，所得地震加速度反应谱如图4所示.根据建筑抗震设计规范的相关规定：多层钢框架的最大弹性位移应满足式中：Δue为多遇地震层间的最大弹性层间位移；[θe]为层间位移限值；h为计算楼层层高.由于本文模型为钢结构框架，[θe]取为1/400.根据结构模拟计算结果得到的钢框架各层位移响应时程曲线，如图5所示.模拟结果计算如表1所示.从表1中可以看出，采用时程分析法得到的钢框架弹性层间位移满足规范层间位移要求.在反应谱法分析结果中得到结构各层所对应的弹性位移值，1层所对应的层顶位移为0.008 1 m，2层相对应的层顶位移为0.013 m，3层相对应的层顶位移为0.014 3 m.图6为反应谱法和时程分析法计算所得结构各层层顶位移对比图.由图6可以看出，对于多层钢框架，反应谱法得到的各层层顶位移比时程分析法得到的位移值大，并且两种方法下位移值都随着层数的升高逐渐增大，均满足抗震规范要求.图7为结构的各层层间位移角对比图.在反应谱法和时程分析法下地震波所引起结构层间位移角的最大值，均满足抗震规范不大于0.002 5的要求.图8为基于时程分析法模拟得到的A～D 4根柱子的Mises应力值.当结构达到最大应力时，对4根柱子最大Mises应力值进行对比，结果表明：柱子A的Mises 应力值最大，Mises应力由柱子A～D逐渐减小；Mises应力从第1层到第3层逐渐减小，故在第1层顶点E处的Mises应力值最大.表2为基于反应谱法和时程分析法得到的地震响应汇总表.从表2中可以看出，对于同一种结构采用反应谱法和时程分析法得到的地震响应稍有差异，但区别不大，具体为由反应谱法得到的顶层位移是时程分析法的1.09倍，前者的层间位移角是后者的1.07倍.综上所述，反应谱法分析的结果与时程分析法分析的结果相比，其结构各层的层顶位移、最大层间位移、各层的层间位移角、Mises应力值均较大，二者仿真模拟结果均满足现行规范要求.在结构抗震设计中，可以认为反应谱法比时程分析法更为保守，这是由于在结构抗震设计时，反应谱法不仅考虑地震时大地的振动特性，而且考虑多层框架结构自身的振动特性，因此，反应谱法是多层钢框架抗震分析的基本方法.时程分析法能精确地反应地震时地面与多层框架的相互作用，详细直观地显示结构在地震持续时间内的地震反应，可以作为对多层框架抗震设计的计算补充. 钢框架具有较好的延性和抗震性能，本文以严格按照我国抗震规范设计的多层钢框架为例，采用ABAQUS有限元分析软件对钢框架在唐山南北方向地震波下进行了比较分析，研究了反应谱法和时程分析法在多层钢框架下的地震响应关系，结果如下：1) 与普通结构建模方法相比，采用梁单元建立多层钢框架结构分析模型更具有优势，其能够准确、有效地模拟结构构件的真实工程及抗震条件，提高结构计算分析的效率；2) 反应谱法与时程分析法的结果对比发现，反应谱法计算的地震响应曲线均能包住时程分析法计算的地震响应曲线，因此，反应谱法计算的结果偏于安全，从工程安全角度出发，是合理的；3) 在数据分析中，反应谱法和时程分析法得到的各层层顶位移随高度的增加逐渐增大，但层间位移随高度的增加而逐渐减小，均满足规范要求；4) 在同一层内，Mises应力值随着结构高度增加而增大，但随着层数的增加，Mises应力值逐渐减小，在1层层顶处的Mises应力值达到最大值.【相关文献】[1]石永久，王萌，王元清.基于多尺度模型的钢框架抗震性能分析 [J].工程力学，2011，28(12)：20-26.(SHI Yong-jiu，WANG Meng，WANG Yuan-qing.Seismic behavior analysis of steel frame by multi-scale calculation method [J].Engineering Mechanics，2011，28(12)：20-26.) 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加强型节点
概念背景：传统梁柱栓焊刚性连接节点因连接区域板材不连续及柱的强约束梁端很难形成塑性铰，虽然通过改变某些参数虽然在一定程度上提高了延性，但仍达不到对连接塑性转角的要求。
为了解决梁柱刚性连接节点在强震作用下脆性破坏的问题实现“强节点、弱构件”的设计思想，一般通过两条途径改善梁柱刚性节点的抗震性能：一是通过对梁翼缘的局部削弱（骨形节点）使梁柱连接区域焊缝附近的破坏位置外移，二是在连接区域局部加大梁截面来提高节点延性，简称加强型节点。
其共同目的都是将塑性铰从焊接节点区域移到距柱面一定距离的梁上避免塑性铰出现在韧度较差的焊接接头处，以确保构件具有足够的延性。
基本原理：加强型节点连接分为梁端加腋式节点、肋板加强式节点、板式加强型节点、扩大型节点。
此类节点的共同特征是通过加强节点使塑性铰的生成位置出现在偏离节点的梁上。
其基本思想是根据地震弯矩梯度对梁端截面进行加强，使加强后的区域截面抵抗弯矩大于弯矩需求梯度。
由于塑性铰总是在结构 M／Mu 值最大截面处首先出现因此只要使得加强段端部梁截面的 M／Mu值小于梁上其它截面处的M／Mu 值加强段端部就会形成塑性铰远离梁柱翼缘交界面如图所示。
国内外研究现状：梁端加腋式节点：梁端加腋式节点构造的特点是在梁端下翼缘处通过小梁或板对节点进行加固的同时在梁腹板和柱腹板的相应位置设置加劲肋苏明周，顾强等人进行了如下图全焊梁柱刚性连接的循环加载试验试验结果表明梁端加腋改进形式可大幅度提高连接的延性和极限承载力，其破坏形式均为梁端形成塑性铰后经历反复塑性变形而发生整体失稳。
梁端加腋式连接2003年韩国汉城大学建筑学院的 Cheo-l Ho Lee等人进行了加腋型梁柱连接节点在往复荷载作用下的抗震试验研究分析试验发现加腋型节点有效地转移了塑性铰，在缓解梁端焊缝处的应力集中、防止脆性破坏方面表现出了良好的性能。
但加腋型节点用钢量大，节点处梁翼缘中部的应力集中仍然严重且梁腋的存在也给建筑设计增加了困难。
梁柱半刚性连接对钢结构整体抗震性能的影响研究
单元端部轴向反力， Ｍｉ ， Ｍｊ 为单 元端 部弯矩 ； 记单
第 ２期
杜俊 等 ： 梁柱半 刚性连 接对 钢结构整体抗震性能 的影 响研究
１ ７ ３
元局 部坐 标下 广 义 坐标 向量 为 ： ＝（
ห้องสมุดไป่ตู้０
由 式（ ２ ） 、 （ ３ ） 可推出局部坐标系下单元刚度矩阵：
） ， ， 为单元端部横向挠度 ， ， ， 为单 元端部轴向位移 ； Ｌ为单元 长度． 不考虑单元所 受
集 中荷 载 ， 可 以得 到受 力平 衡方 程 ：
ｒ ＋ ＝０
文献 ［ ５］ 通 过 理 论 分 析研 究 了 该 平 面 钢 结 构 梁 柱连接 处 的有 限刚度 对弯矩 的影 响． 在线 性 假设 下， 梁柱 连接 处端 部弯 矩 ， 和梁 柱 相对 转 角 的 关 系可 表示 为 ： ０ ， ＝ ｆ ｒ ・ Ｍ， 其 中． 为半 刚性 连接 有 限转角 的柔度 系数 ． 图 ２中 Ｖ ｉ ， 为单元端部横 向反力 ， Ｕ ， 为 （ １ ）
１ ６ ７ ２ － ６ ５ ５ ３ ／ ２ ０ １ ３ ／ １ １ （ ２ ） ／ １ ７ ２ ６ －
动 力 学 与 控 制 学 报
Ｊ Ｏ ＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｄ ＹＮＡＭＩ Ｃ Ｓ ＡＮＤ ＣＯ ＮＴ ＲＯＬ
Ｖ０ Ｌ １ １ Ｎｏ ． ２
Ｊ ｕ ｎ ．２ ０ １ ３
其 刚度 矩 阵 ； Ｍｏ ｈ ａ ｍ ｅ ｄ Ａ ．Ｄ ａ ｂ ａ ｏ ｎ和 Ｍｏ ｈ ｍｏ ｕ ｄ Ｈ． Ｅ １ ． Ｂ ｏ ｇ ｈ ｄ ａ ｄ ｉ Ｌ ２ 通 过 实验 研 究 了空 间 钢 结构 梁 柱 半 刚性 连接在 静 载下 的力学行 为 ； 马翠 玲等 通过 仿
建筑钢结构节点设计要点分析
建筑钢结构节点设计要点分析摘要：现如今，我国建筑行业发展迅速，建筑材料和结构的运用也更加复杂多样。
钢结构是一种典型的建筑结构类型。
它主要是通过焊接和铆钉等方式来完成钢板材料的连接，由于钢结构施工简便，自身性能较好被广泛的用于现代大型建筑施工项目中。
本文将介绍钢结构的节点简单分类，重点阐述钢结构节点设计的要点，希望对施工单位实际运用有所帮助。
关键词：钢结构；节点设计；界面构件引言随着我国经济水平的提高和科学技术水平的进步，在建筑行业中不断扩大了对于钢材料等建筑结构的应用范围和规模。
由于钢结构具有良好的延性和较高的质量，且安装施工十分方便，在现代建筑施工中被广泛的应用。
在钢结构设计过程中，不仅要从结构整体出发，也要考虑细节，不能忽视节点的处理，连接节点的设计与建筑工程质量是息息相关的。
这就要求建筑行业的设计以及施工人员要充分掌握连接节点的分类，以及钢结构节点设计的要点，才能更好的让钢结构在建筑施工中发挥其应有的作用，从而推动我国建筑行业的进步与发展。
1建筑钢结构的特点钢结构是一种新的建筑结构形式，在当前建筑设计中因其自身的特点，在整个工程施工中得到了较为广泛的应用。
其一，具有良好的抗震性。
钢结构中钢材是主要的材料，其自身具有较强的塑形和韧性，让整个钢结构有了良好的抗震性，也在一定程度上延长了钢结构的使用寿命，在发生变形时不容易出现突然的断裂，同时，采用柔性的连接方式，也有助于其发生变形后主动复位，增强了其整体的抗震能力。
其二，较好的抗裂性能。
在工程实践中，砖混结构的建筑受到温度的影响，墙体会出现裂缝，且在墙体发生开裂之后，其保温性能和防水性等都会下降，会直接影响到建筑物的使用性能；与此相比，钢结构抗裂性较好，钢材的强度较高，使用钢材建造的房屋能减少承重墙的数量，同时能有效减少裂缝的出现。
其三，良好的耐久性。
钢结构的广泛使用，与木质等结构相比，其抗腐蚀性较强，这在一定程度上也提升了整体建筑的抗腐蚀性。
钢管混凝土对接节点连接方式及性能研究进展
钢管混凝土对接节点连接方式及性能研究进展摘要:介绍了钢管混凝土对接节点连接的研究背景,对钢管混凝土对接节点连接的方式进行了初步的分析,总结出钢管混凝土现有各种对接连接方式的优缺点,并举例说明了国内外对钢管混凝土对接连接研究的现状,最后提出研究中存在的一些问题。
关键词:钢管混凝土对接节点连接性能分析随着我国经济的快速发展和城市化进程的加速,在装配式的混凝土建筑方面的研究也在不断的升温中,预制钢管混凝土装配结构成为新型建筑结构体系,其已广泛运用于各种建筑物中。
装配式钢管混凝土结构中不可避免的存在大量对接节点的连接,这些钢管混凝土节点的受力性能直接决定结构的整体性能,钢管混凝土结构节点的的受力性能和抗震性能是该结构得以推广应用的关键技术问题和重要决定因素[1～4]。
钢管混凝土对接连接构造比较复杂,施工难度较大,难以保证完全等同于现浇结构,目前的研究和工程实践还不充分。
1 钢管及钢管混凝土现有连接方式简介(1)灌浆卡估技术连接主要是用套筒从外面直接套住管节点,套管可以是多瓣的也可以使两瓣的,它是用螺栓来加固套管的各瓣,再向套管与管节点之间存在的环形空间进行灌浆。
这种卡箍技术可以用来对接钢管混凝土节点。
在灌浆卡箍中,水泥浆与钢材的粘结和连接是传递荷载的惟一方式。
为了加强相互间的力传递作用,需在管件上焊上剪切键,并在灌浆前把所有的螺栓拧紧,以确保把荷载适当地传递给卡箍或连接件。
(2)焊接连接,钢管直接相关焊接节点具有杆件不多,传力路径明确,构造简单,建筑效果美观,在实际工程应用中不仅节省钢材和焊接工作,而且更易于维护保养,但是钢管焊接技术的要求较高。
(3)螺栓板节点的连接,螺栓板节点是一种半预制性质的节点,将一部分杆件预先焊接到上盖板上,到现场用螺栓将其它杆件和下盖板连接到一起。
该节点传力路径明确,力线汇交于一点,能够很好的符合计算模型。
与焊接板节点相比没有现场焊接工作,只需拧螺栓,有利于施工速度和质量。
(4)法兰式连接,法兰式连接可分平法兰、活法兰和卡箍法兰等几种,平法兰连接最常用,大小管径均可,其中小口径平法兰一般与带有法兰的管路附近相匹配;活法兰连接对介质温度变化较大的管道密封最实用;卡箍法兰连接用于安装过程中有困难的接口位置或需拆卸较多的部位。
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刚性连接节点的抗震性能的分析
刘朝科彭军
（西安科技大学建筑与土木工程学院 710054）
[摘要] 通常认为钢框架具有良好的抗震性能，但在最近的几次大地震中许多高层钢结构房屋的梁柱刚性连接节点受到严重破坏。
这说明传统的刚性连接框架在某些方面存在这不足之处。
本文对刚性连接框架的形式以及抗震性能进行了深入的分析和总结，最后对提高刚性连接框架的抗震性能，在设计、构造、及施工三方面提出一些意见和建议。
[关键词] 梁-柱刚性连接节点常用设计法栓焊连接强节点弱构件延性
中图分类号：TU391
ANALYSIS OF THE ASEISMATIC CAPABILITY OF THE BEAM-COLUMN CONNECT IN STEEL FRAME
Liu Chao Ke PengJun
(Xi’an university of science and technology 710054)
Abstract Steel frame has nice aseismatic capability, but column-beam rigidity joints in hundreds of multi-story and high steel buildings had been damaged in the Northridge earthquake and the Hanshen earthquake. The traditional method has some deficiencies. The authors study in form and capability of the Frame. And suggestions on design and fabrication are presented.
Keywords column-beam rigidity joints; bolt-weld connection; general design method; ductility
一直被工程界认为具有良好抗震性能的钢结构建筑在多次大地震中发生各种不同的破坏形式。
特别是1994年美国Northridge地震和1995年日本阪神地震中，数百栋多高层钢结构房屋的梁柱刚性连接节点受到严重破坏，引起世人的极大关注。
这种局部破坏在某些情况下比构件的材料破坏或失稳更具危险，因为结构在遇到荷载改变或强烈余震的作用后有可能发生整体倒塌。
因此梁柱连接的性能对刚性框架的受力性能有极大的影响。
1震害原因
1.1梁-柱刚性连接方式
目前国内已建成的高层钢框架梁柱节点连接的主要采用刚性连接。
常见有三种刚性连接：①全焊连接；②全栓连接；③栓焊连接。
国内外许多科研机构对上述三种不同形式的连接性能进行了试验研究，认为：全焊连接节点在反复荷载作用下，节点承载能力没有降低，荷载-挠度滞回曲线呈稳定的纺锤形，连接具有良好的延性，但对钢构件的制作精度要求较高；全栓连接施工方便却方面费用太高；而栓焊连接表现出良好的抗震性能造价又低的优点。
因此大多数梁柱连接采用栓焊混合连接。
典型的刚性梁柱连接形式见图1。
1.2原因分析
对美国Northridge地震中节点破坏的钢框架进行研究发现在钢框架房屋结构设计时不恰当地采用了所谓“常用设计法”，即在无任何加强连接构造措施的情况下，翼缘连接承受全部作用弯矩，梁腹板只承受全部作用剪力的假定。
在实际的工程中，常用的工字型截面梁中在处于弹性阶段翼缘承受全截面抗弯承载力的80％～85％，腹板承受全截面抗弯承载力的15％～20％。
而采用栓焊连接的梁柱节点，翼缘对接所能承受的弯矩最多只能与翼缘等强。
腹板的抗弯承载力只有框架横梁的80％～85％。
再将高空施焊条件差、焊缝存在某些缺陷以及残余应力等不利因素考虑在内，其抗弯承载力可能只有横梁的70％～75％。
此时，腹板不能有效地传递弯矩，加上一部分剪力有翼缘焊缝传递，这样柱翼缘将发生较大变形，导致梁翼缘焊缝开裂，最后塑性铰没有形成，节点就发生脆性破坏。
这违背了“强节点弱构件”的设计基本原则。
美国Northridge地震中数百栋钢结构房屋梁端开裂就证明了这一点。
2强节点设计原则
要实现强节点弱杆件的目标，就必须在梁—柱连接节点设计中，不仅要对罕遇地震时节点的极限承载力进行计算，而且更应该对在常遇地震时弹性设计阶段的节点承载力进行计算。
此外，在设计中还必须遵守以下两个基本原则：
1、在弹性阶段，梁柱连接处的抗弯能力必须大于框架梁的抗弯能力，并使二者之比≥k（k 为连接承载力抗震调整系数与框架梁承载力抗震调整系数之比）。
防止受大震作用时因梁柱连接处可能存在的某些缺陷导致框架横梁在尚未出现塑性铰之前，节点连接就过早地发生脆性破坏。
2、在满足基本原则1后，在弹塑性阶段，塑性
铰必然将离开柱面向外移，为此在弹性设计阶段就应预测并人为控制塑性铰的位置，使该位置梁截面最外纤维的最大弯曲应力高于梁相连接处焊缝的最大弯曲应力，以便在大震时促使框架梁在可能出现塑性铰的部位。
其翼缘在高应力下首先屈服，产生塑性变形，形成塑性铰，以达到耗散地震能量的目的。
为了实现以上两个基本原则，就必须排除在常规的等截面梁上未经任何加强或削弱就直接与柱连接的作法(不论是全焊接连接还是栓焊混合连接)。
在构造上必须打破常规，采取一些改进措施来满足上述要求。
3改进梁柱连接的措施
对Northridge地震中破坏的钢框架研究发现，这些钢框架的梁柱节点没有满足强度和延性的要求，所以这些破坏的节点没能发挥设计者预期的延性水平。
虽然在地震中没有人员的伤亡，但业主要花费大量的维修费用。
因此提高梁柱节点的强度和延性对整个工程的安全性和经济型都有重大的意义。
1）为了做到“大震不倒”，在多高层刚性钢框架抗震设计时应注意做到“强柱弱梁，强连接弱杆件”。
《高层建筑钢结构技术规程》规定梁柱连接的最大受弯承载力不小于连接梁截而全塑性弯矩的1.2倍。
即
Mu≥1.2Mp （1）
这里Mu，是节点连接的最大受弯承载力，Mp为梁的全塑性弯矩。
2）选择合适的节点域厚度。
节点域太薄，则梁端难以形成塑性铰；节点域太厚则使用钢量增加，而且不能利用节点域的屈曲和屈服来吸收地震能量。
“JGJ99- 98”规定7度以上抗震设防的结构梁柱连接应满足（2）
式中，α为系数，按7度设防的结构取0.6，按8、9度设防的结构取0.7，Mpb1和Mpb2分别为节点域两侧钢梁端部截面的全塑性弯矩；fv为节点域抗剪强度设计值；Vp是节点域体积。
当节点域不满足要求时，可采用加贴加劲板或增加劲肋的办法补强。
3)连接构造应使结构能够形成可靠的耗能体系。
由于Northridge地震中焊接刚性发生了脆性破坏，人们提出了许多改进连接延性的方法。
其中一种是在靠近连接处适当削弱梁翼缘，使能形成塑性铰，即所谓的“狗骨式”(dog bone)设计，见图2。
这种形式的连接具有非常好的塑性变形能力。
塑性转角可以达到0. 03 rad以上。
另外还可以采用加腋的方法对梁柱连接进行补强，见图3。
4)焊缝及焊接热影响区的缺陷是导致梁柱连接脆性破坏的重要因素。
因此设计时应选用韧性比较好的焊条，施工时应保证焊缝质量，尤其是下翼焊缘的质量，注意施焊顺序，控制焊接时的最高温度。
对于难以施焊处应采用熔化咀电渣焊。
5)重视连接的细部构造。
如对于腹板连接较弱的螺栓连接用适当的角焊缝补强可以改善连接的滞回性能；梁腹板切角的形状和大小既要便于施工。
又不能对结构削弱太多；高层
钢框架的柱翼缘较厚，应采用防止层间撕裂的构造。
4结论
1）在设计方面，常用设计法即翼缘连接承受全部弯矩，梁腹板承受全部剪力的假定，是导致结构发生脆性破坏的主要原因。
2）在构造方面，常规的等截面梁上未经任何加强或削弱就直接与柱连接的作法是钢框架在地震作用时梁柱连接处过早地发生脆性破坏的主要因素。
为使结构能够形成可靠的耗能体系，提高延性，可采用两种方法。
一种是削弱型即在靠近连接处适当削弱梁翼缘，使能形成塑性铰；另一种是加强型即对梁柱连接进行补强措施。
3）节点域太薄，则梁端难以形成塑性铰；节点域太厚则使用钢量增加，而且不能利用节点域的屈曲和屈服来吸收地震能量。
因此选择合适的节点域厚度对刚性连接框架的抗震性能影响显著。
4）在施工方面，由于焊缝的质量是影响刚性连接框架的延性的因素之一，因此在进行钢结构施工时严格控制施焊顺序以及控制焊接时的最高温度等施工细节是十分必要的。
参考文献
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