鋼結(jié)構(gòu)建筑中新型節(jié)點(diǎn)的研究概述

胡 強(qiáng)

吉安市遂川縣戴家埔鄉(xiāng)人民政府規(guī)劃建設(shè)管理所，江西 吉安 343913

0 前言

隨著鋼結(jié)構(gòu)體系的不斷發(fā)展，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)提出了更高的要求，因此開發(fā)新型鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)是行業(yè)發(fā)展的需要。目前的設(shè)計(jì)規(guī)范［1］明確了強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的設(shè)計(jì)理念，于此同時(shí)，大量的滿足規(guī)范要求的新型梁柱節(jié)點(diǎn)被進(jìn)行了廣泛的研究［2-5］，關(guān)于鋼柱柱腳的研究［6-7］也取得了相關(guān)的進(jìn)展。這些研究成果，在很大程度上促進(jìn)了鋼結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展。

本文系統(tǒng)的梳理了現(xiàn)有的研究成果，從梁柱節(jié)點(diǎn)和柱腳節(jié)點(diǎn)兩個(gè)方面來介紹了新型節(jié)點(diǎn)的研究現(xiàn)狀，以便這些新型節(jié)點(diǎn)被設(shè)計(jì)人員廣泛采用。

1 常用新型梁柱連接

1.1 加強(qiáng)型梁柱節(jié)點(diǎn)

加強(qiáng)型梁柱節(jié)點(diǎn)包括梁翼緣加腋和梁翼緣加板兩種形式，該種節(jié)點(diǎn)是目前應(yīng)用最廣的一種節(jié)點(diǎn)形式。其設(shè)計(jì)理念是通過加強(qiáng)梁的截面，使得梁柱節(jié)點(diǎn)的破壞發(fā)生在梁翼緣范圍之外，這樣就會(huì)使得梁得到保護(hù)，能夠有效提高梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能，而且設(shè)計(jì)方便。

1.2 削弱型梁柱節(jié)點(diǎn)

削弱型節(jié)點(diǎn)是在梁柱節(jié)點(diǎn)處的梁截面上進(jìn)行削弱，使得在地震作用下，梁柱節(jié)點(diǎn)的破壞先發(fā)生在削弱部位，這樣會(huì)使得節(jié)點(diǎn)處的焊縫得到保護(hù)，避免了焊縫脆性破壞。削弱型梁柱節(jié)點(diǎn)主要用于焊接節(jié)點(diǎn)中，但是由于削弱型節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)難度較大，目前削弱型梁柱節(jié)點(diǎn)使用的并不廣泛。

1.3 耗能型梁柱節(jié)點(diǎn)

耗能型梁柱節(jié)點(diǎn)主要是削弱型節(jié)點(diǎn)的一種發(fā)展，其主要是是在梁柱節(jié)點(diǎn)部位使用低標(biāo)號(hào)的軟鋼或者阻尼器。這種耗能型梁柱節(jié)點(diǎn)能夠很好的吸收地震能量，保護(hù)梁柱節(jié)點(diǎn)，但是這種耗能型梁柱節(jié)點(diǎn)的技術(shù)要求高，目前應(yīng)用較少，但是該種新型節(jié)點(diǎn)的耗能能力非常強(qiáng)，建議在大型工程項(xiàng)目中使用。

2 最新研究的梁柱節(jié)點(diǎn)

2.1 可恢復(fù)梁柱節(jié)點(diǎn)

可恢復(fù)型梁柱節(jié)點(diǎn)是目前學(xué)術(shù)界研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題，該節(jié)點(diǎn)能夠在地震發(fā)生后可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)恢復(fù)?？苫謴?fù)型節(jié)點(diǎn)的一種形式是通過使用鋼絞線來施加預(yù)應(yīng)力，能夠在震后使得節(jié)點(diǎn)的殘余變形得到恢復(fù)?？苫謴?fù)型節(jié)點(diǎn)的另一種形式是在梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)置用于耗能的可更換構(gòu)件，這樣能夠在地震發(fā)生后，通過更換構(gòu)件來重新恢復(fù)節(jié)點(diǎn)的抗震性能。可恢復(fù)節(jié)點(diǎn)目前只停留在學(xué)術(shù)探究，并未應(yīng)用于實(shí)際的工程項(xiàng)目中。

2.2 擴(kuò)翼型梁柱節(jié)點(diǎn)

擴(kuò)翼型節(jié)點(diǎn)是一種直接加強(qiáng)梁翼緣的節(jié)點(diǎn)形式，而且梁翼緣加強(qiáng)的部位直接在工廠加工，然后在現(xiàn)場(chǎng)與梁進(jìn)行連接。該節(jié)點(diǎn)類似于牛腿，使得梁柱節(jié)點(diǎn)的連接更加方便，是一種有良好應(yīng)用前景的節(jié)點(diǎn)，建議在實(shí)際工程中廣泛應(yīng)用。目前擴(kuò)翼緣梁柱節(jié)點(diǎn)在日本規(guī)范中已經(jīng)有了明確的規(guī)定，也有相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法，國(guó)內(nèi)工程設(shè)計(jì)人員可參照日本規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.3 蜂窩型梁柱節(jié)點(diǎn)

蜂窩型梁柱節(jié)點(diǎn)目前的研究較少，主要用于蜂窩式框架結(jié)構(gòu)中，其應(yīng)用較少。相關(guān)的研究表明：蜂窩型節(jié)點(diǎn)的性能與梁柱節(jié)點(diǎn)的焊接質(zhì)量直接相關(guān)，焊接質(zhì)量好，該種節(jié)點(diǎn)將發(fā)生延性破壞，如果焊接質(zhì)量一般，蜂窩型節(jié)點(diǎn)將發(fā)生脆性破壞。因此蜂窩型梁柱節(jié)點(diǎn)目前不能被應(yīng)用于實(shí)際工程中，需要對(duì)蜂窩型連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行大量的試驗(yàn)研究。只有對(duì)蜂窩型梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深入的研究之后，這種節(jié)點(diǎn)才有可能應(yīng)用實(shí)際工程中。

2.4 新型梁柱節(jié)點(diǎn)目前存在的問題

目前中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)并沒有包括這些新型的梁柱節(jié)點(diǎn)，但是其他國(guó)家已經(jīng)將一部分新型節(jié)點(diǎn)納入到了設(shè)計(jì)規(guī)范體系。但可以發(fā)現(xiàn)的是，新型節(jié)點(diǎn)的研究一直是學(xué)者的研究熱點(diǎn)，大量的新型節(jié)點(diǎn)正在不斷涌現(xiàn)。希望在今后，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范能夠?qū)⒏嗟男滦凸?jié)點(diǎn)納入到規(guī)范體系中，這樣能夠方便新型梁柱節(jié)點(diǎn)的推廣使用，也能夠促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的快速發(fā)展。

3 新型柱腳連接節(jié)點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)柱腳是鋼結(jié)構(gòu)中最最要的連接形式，普通的柱腳連接在地震發(fā)生后，柱腳底板會(huì)發(fā)生松動(dòng)。為了解決這個(gè)問題，最新研究的柱腳節(jié)點(diǎn)是在普通柱腳的基礎(chǔ)上加上彈簧，這樣可以保證在錨栓松動(dòng)的情況下，鋼柱柱腳底板能夠不松動(dòng)。建議將該種新型柱腳連接節(jié)點(diǎn)應(yīng)用于實(shí)際工程中，這樣會(huì)為鋼結(jié)構(gòu)建筑提供一道安全保護(hù)，使得鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能得到提升。

4 結(jié)論

通過系統(tǒng)的梳理梁柱節(jié)點(diǎn)和柱腳節(jié)點(diǎn)，分析了新型節(jié)點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)，為工程設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)新型節(jié)點(diǎn)提供了一些參考。本文分析得到的結(jié)論如下：

（1）加強(qiáng)型梁柱節(jié)點(diǎn)目前應(yīng)用最為成熟，削弱型梁柱節(jié)點(diǎn)在工程設(shè)計(jì)中技術(shù)要求高，目前很難廣泛的應(yīng)用于實(shí)際工程中，建議在規(guī)范中增加削弱型梁柱連接的設(shè)計(jì)方法。

（2）擴(kuò)翼型和耗能型梁柱節(jié)點(diǎn)目前的研究較為成熟，而且抗震性能良好，建議將擴(kuò)翼型節(jié)點(diǎn)和耗能型節(jié)點(diǎn)應(yīng)用于實(shí)際工程中。

（3）蜂窩型節(jié)點(diǎn)目前缺乏試驗(yàn)資料，建議對(duì)蜂窩型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行大量的試驗(yàn)研究，為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

（4）新型柱腳連接具有良好的抗震性能，可以將該種節(jié)點(diǎn)應(yīng)用到實(shí)際工程中。