梁柱端板螺栓连接节点极限承载力抗震

1、梁柱端板螺栓连接节点极限承载力抗震设计方法陈小峰郝际平（中国建筑西南设计研究院有限公司）（西安建筑科技大学土木工程学院）I 内容I 二？引言1994年美国北岭地震（Northridgeearthquake和1995年日本阪神地震（Hyogoken- NanbuEarthquake加，有200多个钢框架因梁柱焊接节点脆断而破坏，而采用端 板连接的结构的破坏程度明显轻微，这两次地震充分的说明端板连接具有良好的 抗震性能。下图所示的三种外伸端板高强螺栓连接构造可考虑用于多高层钢框架 结构的抗震设计中。三种外伸端板高强螺栓连接构造I 二、破坏模式端板连接的破坏形式取决于各组件的相对强弱关系，因此具有多

2、样性。试验中出 现的各种破坏形式：梁的弯曲屈服端板的弯曲屈服梁柱节点域的剪切屈服高强螺栓的脆性拉断高强螺栓的剪切破坏各种焊缝的破坏.端板节点域对于中薄端板，节点破坏为脆性破坏，破坏模式为端板的屈服和随后螺栓的突然 脆断，端板的屈服可以提供中等的耗能能力，然而它会导致螺栓中较大的撬力， 从而导致螺栓在拉力和弯矩作用下过早的脆断；对厚端板，梁翼缘和腹板的局部屈曲破坏是理想的屈服破坏模式，能提供较大的延性和耗能能力，同时也满足 强节点弱构件”的抗震设计准则。三，极限承载力抗震设计准则抗震规范(GB50011-2001)中规定构件连接应按地震组合内力进行弹性设计并进行 极限承载力验算”的计算原则，端板

3、连接中的螺栓、板件需进行弹性设计和极限 承载力设计。本文对端板螺栓连接节点只进行极限承载力设计，弹性设计按一般方法设计。本 文建议的端板螺栓连接的抗震极限承载力设计准则和一般刚性节点相同，即为梁 截面出现塑性较时，端板和螺栓未破坏。满足 强柱，强节点，弱构件”的抗震设 计准则。二 四、预期的极限设计弯矩(极限设计弯矩的估算)Mpb=CpbRybWPbfybCpb为连接承载力系数，该系数考虑应变强化、局部约束、额外加强等因素，对 大多数连接，可用下式确定：Cpb=fyb+fub2fyb Mf,12Pt=0.9? fyt? tt dt4=VptsM ef1=s? 1bp? 11? Ypp=? h1

4、 +? +h0 e? e2? s? f0? ? f1 2Mpp=fyptpYpp 令？ 1?2? -? +? he+s? ()1f1 ? ? 2? a? ? 将上式的屈服强度用设计强度代替，得端板的厚度应满足:tp 验算端板的外伸部分的剪切强度:T=MfMfdb-tbf , , T 2fpvbpdbftp 利用虚功原理，可计算出柱翼缘的弯曲强度。Mpcf? bcf2=fyctcf ? 2? 11? 11+h0 +? h1 +? sc?sc?f1?f0? ? ? 2? ? hs+c+hs+C? +? ? ()()1f10f0 ? ? ? a?七，节点域的抗剪计算节点域既不能太厚，也不能太薄，太厚使得节点域不能发挥其耗能能力，太薄使 得框架的侧移太大，考虑节点域的部分屈服，节点域的屈服承载力应符合下式要 求：0.7(Mpb1+Mpb2)hbhctw (4/3)fv八、结语由于钢框架梁柱连接节点的延性的确定因素在于焊缝的质量，延性以及合理的构 造，而端板连接的所有焊接工作均在工厂完成，焊接质量有较高保证。本文将端 板螺栓连接应用到多高层钢框架梁柱节点中，按梁中出现塑性钱的强节点弱构件 抗震设计准则设计的外伸端板梁