结点的抗震性能
1994年1月17日发生在美国加州圣费南多谷地的北岭地震和正好一年后1995年1月17日发生在日本兵库县南部地区的阪神地震是两次陆域型强震，都导致了焊接钢框架梁-柱连接节点的广泛破坏。
美国北岭地震中焊接钢框架节点的破坏，主要发生在梁的下翼缘，而且一般是由焊缝根部萌生的脆性破坏裂纹引起的。裂纹扩展的途径是多样的，由焊根进入母材或热影响区。一旦翼缘坏了，由螺栓或焊缝连接的剪力连接板往往被拉开，沿连接线由下向上扩展。最具潜在危险的是由焊缝根部通过柱翼缘和腹板扩展的断裂裂缝。
从破坏的程度看，可见裂缝约占20~30%，大量的是用超声波探伤等方法才能发现的不可见裂纹。裂纹在上翼缘和下翼缘之间出现的比例为1：5~1：20，在焊缝和母材上出现的比例为1：10~1：100。一般认为，混凝土楼板的组合作用减小了上翼缘的破坏，也因为上翼缘焊缝根部不象下翼缘那样位于梁的最外侧，焊根中引起的应力较低，减少了上翼缘破坏的概率。
美国北岭地震中主要的连接破坏形式如图8-4所示：由下翼缘焊缝根部开始出现的沿焊缝金属的边缘破坏为最多（图8-4a），另有如图8-4b所示沿柱翼缘表面附近裂开的剥离破坏，也有如图8-4c所示沿腹板板切角端开始的梁翼缘断裂破坏，或从柱翼缘穿透柱腹板的断裂破坏（图8-4d）。
&& 图8-6 北岭地震中的连接破坏形式（Δ—裂缝出现位置）
日本阪神地震后，研究人员的震害调查表明，梁端翼缘焊缝处的破坏几乎都是在梁下翼缘从扇形切角工艺孔端开始的，没有看到象在美国试验中和地震中出现的沿焊缝金属及其边缘破坏的情况，通过试验和阪神地震观察到的梁端工艺孔处的裂缝发展情况如图8-7所示5种方式：A——从工艺孔下方的翼缘断裂，B——焊接热影响区母材断裂，C——焊缝金属断裂，D——由焊接引弧板传至热影响区隔板一侧的开裂，E——由引弧板到隔板内部的裂缝。
图8-7 阪神地震中节点出现的几种破坏形式
通过现场调查、室内试验和现场检验，认为节点破坏与加劲板、补强板腹板附加焊缝等的变动并没有直接关系，其直接原因是节点本身存在根本性缺陷：焊缝金属冲击韧性低；梁腹板妨碍了下翼缘的施焊和超声波探伤检查，使该处下翼缘焊缝中断，缺陷明显；坡口焊缝处的衬板和引弧板与柱翼缘之间形成一条未熔化的垂直界面，相当于一条人工缝；梁翼缘坡口焊缝处出现超应力。
不同设计的梁柱节点在循环荷载作用下的滞回性能与下列因素相关：节点域钢板的厚度，节点域周围梁柱构件翼缘、腹板及加劲肋的约束，节点域的连接形式（焊接、高强度螺栓的刚性连接和用角钢螺栓连接的柔性连接）。节点的滞回曲线如图8-8所示[8]。
&&&& 图8-8 节点连接滞回曲线
对于高层钢结构框架节点左右两侧梁和上下柱的全塑性承载力应按下列公式验算；当柱所在楼层的受剪承载力比上一层的受剪承载力高出25%，或或（为钢材抗拉强度设计值；为地震作用加大一倍时的柱地震组合轴向力）时，可不验算。
（8-4a）：；（8-4b）：
式中& 、——分别为柱和梁的塑性截面模量；、——分别为节点域两侧梁的全塑性受弯承载力；——柱轴向压力设计值；——柱截面面积；——节点域的体积，按式（8-6）计算；、——分别为柱和梁的钢材屈服强度；——强柱系数，6度IV类场地和6度时可取1.0，8度时可取1.05，9度时可取1.15；——折减系数，6度IV类场地和6度时可取0.6，8、9度时可取0.7；——节点域承载力抗震调整系数，可取1.0。
工字形截面柱和箱形截面柱的节点域应按下列公式验算：
（8-5a）：；（8-5b）：
式中& 、——分别为梁腹板高度和柱腹板高度；——柱在节点域的腹板厚度；、——分别为节点域两侧梁的弯矩设计值。
节点域的体积，应按式（8-6）计算：
（8-6a）：对工字形截面柱，&&
（8-6b）：对箱形截面柱，&&&&
对于高层建筑钢结构的梁柱连接构造，应符合下列要求：
（1）梁与柱的连接宜采用柱贯通型。
（2）柱在两个互相垂直的方向都与梁刚接时，宜采用箱型截面。当仅在一个方向刚接时，宜采用工字形截面，并将柱腹板置于刚接框架平面内。
（3）梁与柱的刚性连接，可将梁与柱翼缘在现场直接连接，也可通过预先焊在柱上的梁悬臂段在现场进行梁的拼接。
（4）工字形柱翼缘与梁刚接时，梁翼缘与柱翼缘间应采用全熔透坡口焊缝，并在梁翼缘对应位置设置横和加劲肋，且加劲肋厚度不应小于梁翼缘厚度。梁腹板宜采用摩擦型高强度螺栓通过连接板与柱连接。悬臂梁段与柱应采用全焊接连接。
（5）采用翼缘焊接、腹板栓接的梁与柱刚性连接，应符合下列要求（图8-9）：
（a）腹板角部设置半径为35mm的扇形切角，与梁翼缘连接处作成半径为10~15mm的圆弧，其端部与梁翼缘的全熔透焊缝应隔开10mm以上；
（b）下翼缘焊接衬板的反面与柱翼缘或壁板相连处，应采用角焊缝连接；角焊缝应沿衬板全长焊接，焊脚尺寸宜取6mm。也可将下翼缘处的衬板割除，然后清根，再用角焊缝补强；9度时宜采用能将塑性铰自梁端外移的骨式连接；
（c）当梁翼缘的塑性截面模量小于梁全截面塑性截面模量的70%时，腹板的连接螺栓不得小于二列；当计算仅需一列时，每列的螺栓数仍不得小于一列的计算值。
（6）箱形柱在与梁翼缘对应位置设置的隔板应采用全熔透对接焊缝与壁板相连，隔板不应小于梁翼缘厚度。工字形柱的横向加劲肋与柱翼缘应采用全熔透对接焊缝连接，与腹板可采用角焊缝连接；但当工字形柱在弱轴方向与梁刚接时，与腹板应采用全熔透对接焊缝连接。
（7）梁与柱的铰接可仅将腹板用高强度螺栓与柱的连接板相连，但连接板厚度不应小于梁腹板厚度，其与梁腹板的连接螺栓不应少于3个。
（8）当节点域的体积不满足式（8-6）的要求时，可采用下列方法加厚或补强：
（a）对焊接组合柱，宜将柱腹板在节点域范围更换为较厚板件。加厚板件应伸出柱横向加劲肋之外各150mm，并采用对接焊缝与柱腹板相连；
（b）对轧制H型柱，可贴焊补强板加强。补强板上下边缘可不伸过横向加劲肋或伸过柱横向加劲肋之外各150mm。当补强板不伸过横向加劲肋时，加劲肋应与柱腹板焊接，补强板与加劲肋之间的角焊缝应能传递补强板所分担的剪力，且厚度不小于5mm；当补强板伸过加劲肋时，加劲肋仅与补强板焊接，此焊缝应能将加劲肋传来的力传递补强板，补强板的厚度及其焊缝应按传递该力的要求设计。补强板侧边可采用焊缝与柱翼缘相连，其板面尚应采用塞焊与柱腹板连成整体。塞焊点的距离，不应大于相连板件中较薄板件厚度的倍。
图8-9 框架梁与柱的现场连接
多层框架与柱的连接，除6度外应采用刚性连接，其连接构造应符合上述规定，其中的扇形切用可改用圆弧切角。框架上下柱接头宜设在楼板上方1.3m附近。上下柱对接接头的焊接应采用全熔透焊缝。
当梁与柱铰接时[21]，如图8-10所示，与梁腹板相连的高强度螺栓，除应承受梁端剪力外，尚应承受偏心弯矩的作用。偏心弯矩应按下列公式计算：（8-7）：
式中，为支承点到螺栓合力作用线的距离。
& 图8-10 梁与柱的铰接
（a）与柱强轴连接；（b）与柱弱轴连接建筑钢结构，为什么会腹板铰接，上下翼缘板焊接呢？_百度知道文档名称：冷弯矩形钢管柱与H型钢梁连接节点非线性有限元分析.pdf
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