《建筑抗震设计规范》在多高层钢结构房屋抗侧力构件连接计算规定中隐存的安全问题

新颁布的《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)在多高层钢结构房屋抗侧力构件连接计算规定中隐存的安全问题有:1)在表5.4.2的新规定中,把2001版抗震规范强制性条文中焊缝的承载力抗震调整系数γRwE由0.90降成了与梁的γRbE相同的0.75,使原要求的强连接降成了二者之间并无强弱关系的"等强连接";2)在8.2.8-1条中虽有弹性阶段"钢结构抗侧力构件连接的承载力设计值,不应小于相连构件的承载力设计值;高强度螺栓连接不得滑移"的规定,但在不同连接抗力条件下如何计算?并没有给出计算公式,而把连接计算全都放在了8.2.8-3～5条用极限承载力验算的方法上。经对该法的深入分析和验证,其结果却又不能满足8.2.8-1条连接抗力的必要条件,使规范中的极限承载力验算方法在抗侧力构件连接计算式中并不起控制作用,从而失去了它的验算价值,使"强连接弱构件"的基本原则在计算中并没有得到实施。     

单面角焊缝连接的H形钢构件抗剪极限承载力

报告了 1 2个试件的抗剪极限承载力试验。试验结果表明 ,在单调静力荷载条件下 ,单面连接角焊缝有良好的承载和变形性能 ,对H形截面钢构件腹板剪切失稳后的极限承载力的不利影响很小 ,可以按照钢结构设计规范有关规定计算腹板抗剪极限承载力。     

《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205)强制性条文应用指南(2)

6　第 6 .3.1钢结构制作和安装单位应按本规范附录Ｂ的规定分别进行高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数试验和复验 ,现场处理的构件摩擦面应单独进行摩擦面抗滑移系数试验 ,其结果应符合设计要求6 .1　释　义抗滑移系数是高强度螺栓连接的主要设计参数之一 ,直接影响连接的承载力 ,因此连接摩擦面无论由制造厂处理还是由现场处理 ,均应进行抗滑移系数测试 ,测得的抗滑移系数值应符合设计要求。条文中“本规范附录Ｂ”是指现行《钢结构工程施工质量验收规范》(ＧＢ5 0 2 0 5 )中附录Ｂ -Ｂ .0 .5高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数检验的内容。…     

中美建筑钢结构设计方法比较——焊缝连接

焊缝连接是钢结构连接的主要形式,世界各国都制定了相应的技术标准对焊缝连接的设计和构造做出了详细规定。通过梳理中国现行GB 50017—2017《钢结构设计标准》和美国现行AISC 360-16《建筑钢结构标准(Specification for Structural Steel Buildings)》及其相关技术标准中有关钢结构焊缝连接的基本规定和设计方法,分析比较了GB 50017—2017和AISC 360-16及其相关技术标准在焊缝形式、构造要求、质量检验、焊缝承载力计算方法等方面的规定和要求。重点讨论了两国技术标准的差异和相近性,主要内容包括:1)焊缝连接的技术标准。美国钢结构焊缝连接设计的主要依据是各个行业协会制定的团体标准,美国焊接协会(American Welding Society)制定了焊接材料和焊接工艺AWS标准,美国材料与试验协会(American Society for Testing and Materials)制定了结构钢材和连接材料ASTM标准,美国钢结构协会(American Institute of Steel Construction)制定了焊缝承载力计算和构造要求AISC标准,而中国钢结构焊缝连接设计采用政府发布的国家GB标准或建筑结构行业JGJ标准。2)焊缝连接的形式。GB 50017和AISC 360推荐采用的钢结构焊缝连接形式完全一致,包括熔透对接焊缝、部分熔透对接焊缝、角焊缝、塞焊缝和槽焊缝,两个标准对各种焊缝连接形式的构造要求也基本相同。3)焊缝连接的设计原则。GB 50017要求采用"极限状态设计法"计算各类焊缝连接的设计承载力,而AISC 360允许设计人员选择"容许强度设计法"或"荷载与抗力系数设计法"(相当于"极限状态设计法")计算焊缝的承载力。4)对接焊缝的计算。GB 50017根据全熔透对接焊缝的强度设计指标计算对接焊缝的承载力,而AISC 360主要通过规定全熔透对接焊缝的构造、焊接工艺和质量检验等要求实现焊缝与母材等强度。对于部分熔透对接焊缝的承载力,两个标准都采取了相当于角焊缝的计算方法。5)角焊缝的计算。GB 50017和AISC 360规定的角焊缝、塞焊缝和槽焊缝计算方法基本相同,AISC 360计算的角焊缝承载力略高。两个标准都对受剪长焊缝进行了承载力折减。相关内容为从事钢结构设计和施工人员准确理解和应用GB 50017和AISC 360提供了参考,同时也提出了进一步完善GB 50017—2017的意见和建议。     

浅谈承载力抗震调整系数γRE

主要论述了在抗震设计中结构的作用效应与结构的抗力之间的关系,通过承载力抗震调整系数γRE来表现,揭示承载力抗震调整系数γRE小于1的真正原因有三个因素：1）地震动的特性;2）构件在地震中实际承载力比按照静力进行设计时承载力要高;3）结构构件的抗震设计原则。     

钢结构梁穿柱节点受力性能分析

由于不能满足新的使用功能要求,钢结构厂房改扩建呈现越来越多的趋势,当前国内外对既有钢结构进行加固改造的技术日益成熟,但是对于新立钢柱穿越既有钢梁的节点研究相对较少.本文以某电厂钢支架结构加固设计为例,应用一种钢结构梁穿柱的加固技术,并在梁翼缘和柱腹板之间设置加劲板加强节点连接.为了验证该加固技术的可行性,运用通用有限元分析软件ANSYS11.0对梁穿柱连接节点进行数值模拟.结果表明:通过拼装柱构件,并在梁翼缘和柱腹板之间设置加劲板的加固方法能有效增强新立钢柱和既有钢梁的连接,梁穿柱节点整体受力均匀,满足承载力设计要求.     

对《钢结构“强节点弱构件”抗震设计方法对比分析》一文的商榷

1设计方法概述文[11]作者将我国现行标准JGJ99—98,GB50017—2003对连接设计的有关规定,与CECS160:2004,AISC341—02,欧洲EC8,日本《钢结构极限状态设计指南同解说》1998等作了比较,认为“被连接构件的承载力按钢材的屈服强度取值,连接部分的承载力按抗拉强度取值,节点和构件的     

足尺钢梁柱刚性连接节点抗震性能试验研究

通过10个不同连接构造的足尺钢梁柱刚性连接节点的试验,研究了标准栓焊连接节点、标准全焊连接节点、梁翼缘加强型节点、梁翼缘局部削弱型节点以及梁贯通型节点在梁端往复荷载作用下的破坏过程、破坏形态、承载力和塑性变形能力等抗震性能。试验结果表明,梁翼缘局部切割削弱和梁翼缘加盖板节点的梁的极限塑性转角大于0.03,梁贯通型节点、梁下翼缘加腋节点和梁翼缘打孔节点的梁的极限塑性转角大于0.02,其余类型节点的都小于0.02。对实测的梁翼缘和腹板的应力分布的分析表明,梁根部翼缘处于三向应力状态,是其脆性断裂破坏的原因之一。建议钢框架梁柱连接优先采用梁翼缘加梯形盖板节点和梁下翼缘加腋节点。     

钢结构单层厂房横向刚架抗震设计的若干问题及其分析和建议

以大量工程设计计算分析结果为基础,讨论彩钢板墙屋面的单层钢结构厂房横向刚架抗震设计中的几个问题。指出横向刚架的最大应力区（可能塑性铰区）位置往往出现在上柱梁底截面,梁柱刚性连接的受弯极限承载力可按不小于1．2倍梁、柱全截面塑性受弯承载力较小值的要求执行。同时,对梁的拼接承载力要求提出疑问并给出建议。进而,对耗钢量影响较大的板件宽厚比限值问题进行讨论,提出单层钢结构厂房横向刚架计算存在地震组合控制或非地震组合控制两种情况,偶遇地震组合是否为控制工况,可作为界定刚架构件是否执行抗震规范板件宽厚比限值的判别准则。当框架构件的截面受力由非地震组合控制时,其板件宽厚比可按钢结构规范弹性阶段设计的规定执行。     

Q550钢材高强螺栓连接承压性能研究

高强螺栓承压型连接是钢结构中常用的节点连接方式,采用经验证可靠的Marc有限元计算模型对Q550高强度钢材高强螺栓承压型连接的承压性能进行数值模拟。分别对影响极限承载力的端距、边距、螺栓预紧力以及连接板件间的抗滑移系数等因素进行研究。研究结果表明:端距和边距二者共同影响Q550高强螺栓承压型连接的破坏模式和极限承载力,当端距和边距值分别取2. 0d0(d0为螺栓孔径)和1. 5d0时连接发生承压破坏并可以得到较高的承载力;对螺栓施加预紧力可以适当提高接头的极限承载力;抗滑移系数对极限承载力的影响不大。     

H型钢接头预制钢筋混凝土梁力学性能试验研究

为了简化预制混凝土构件连接复杂性以及降低施工难度,结合钢结构连接的特点,提出了一种两端带H型钢接头的预制混凝土梁,H型钢端部连接有端板,端板通过锚件与混凝土梁端连接,混凝土梁段内纵筋与端板采用穿孔塞焊连接。设计了4个试件,研究在集中荷载作用下构件的承载力、变形形式及破坏模式,提出了挠度计算方法。对两种不同锚件形式的端板与混凝土交界面处的滑移特征进行了测试。试验结果表明:截面相同的条件下,仅腹板连接的构件变形大于翼缘与腹板均连接的构件。在满足混凝土构件抗剪承载力的条件下,H型钢接头预制钢筋混凝土梁跨中变形达到跨度的1/50时,其承载力未见下降,端板与混凝土交界面处未发生明显滑移,两端带H型钢接头的预制混凝土梁力学性能及变形能力满足GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》要求。     

H形截面构件中单面角焊缝接头的承载性能:Ⅰ焊缝熔深和接头抗剪承载力试验研究

在轻型钢结构建筑中采用的以单面角焊缝连接翼缘和腹板的组合H形截面钢构件 ,其焊缝接头性能尚未得到充分的试验验证。为此进行了两个基础性系列试验 :对单面角焊缝接头的 5 7个试件通过金相分析测定熔深 ,对 2 6个试件进行焊缝抗剪试验。试验结果表明 ,在单调静力荷载条件下 ,单面连接角焊缝有良好的承载和变形性能 ,可以按照钢结构设计规范有关规定计算其设计承载力。     

钢筋混凝土梁-砌体墙组合构件受剪试验研究

设计制作了2种不同组合形式、3种不同连接筋间距的构件共7根,并对其受剪性能进行了试验研究。研究结果表明,组合构件中砼梁、砌体梁与对比整浇梁裂缝发展以及最终破坏形态基本相同,最终都呈现出剪压破坏。组合构件相对于对比整浇混凝土梁极限承载力提升效果较为明显,极限承载力随着其连接筋间距的减小而提高。     

浅谈钢结构设计原理

本文主要从钢结构的材料、连接和构件这三个方面对钢结构的设计进行分析。材料方面从强度、变形能力和加工性能等方面提出相应的要求,要求钢结构材料有足够的强度和良好的变形能力,在材料的选择上还应考虑环境条件和连接方式;钢结构的连接分别讲述了焊缝连接和螺栓或者铆钉连接的特性,以及焊缝连接各个连接形式的特点和螺栓连接各个连接形式的原理,根据钢结构形式选择相应的连接方式;钢结构构件的计算主要把握构件的承载力和稳定性两个方面。     

滑移效应对钢-混凝土组合梁弯曲强度的影响及其计算

在采用栓钉等柔性抗剪连接件的钢-混凝土组合梁的交界面上存在相对滑移变形,它不仅使梁的挠度增大,而且还使组合梁截面的弹性抗弯强度减小,现行换算截面法尚未考虑这一不利影响.本文通过滑移效应对组合梁抗弯强度影响的试验和分析,建立了考虑滑移效应的弹性和极限抗弯强度计算公式.结果表明,考虑滑移效应的弹性弯矩计算值与实测值吻合较好.考虑强度极限状态时钢梁部分截面进入强化阶段的有利影响,滑移对极限抗弯强度的影响可以忽略不计,对于完全剪力连接和横向配筋率不小于0.6%的组合梁,按照简化塑性理论的等效矩形应力模型得到的极限抗弯强度计算值与实测值吻合良好.     

H形截面构件中单面角焊缝接头的抗拉承载性能:Ⅱ焊缝接头抗拉承载力试验

进行了 2 0个承受拉力的单面角焊缝连接接头的加载试验。试验结果表明 ,这类连接接头的连接焊缝的强度设计可以采用我国现行《钢结构设计规范》的规定进行计算 ,同时这类接头也存在着传力偏心的不利影响 ,结构设计时应予以注意。     

装配式波纹钢结构连接部位轴压力学性能试验研究

为探索装配式波纹钢结构连接节点的轴压力学行为,以无节点构件作为对照组,以预紧力矩和螺栓间距作为参数变量,开展波纹板轴压试验,研究波纹钢构件螺栓节点受力性能及其对极限承载力的影响,分析构件破坏形态和承载力变化。建立有限元模型,将模拟的构件破坏形态和荷载-位移曲线与试验数据进行对比验证,总结了不同螺栓排数下的构件破坏形态,得到了波纹钢螺栓连接部位荷载-位移特征曲线。结果表明:栓接波纹钢构件破坏形式分为波纹板变形破坏和螺栓孔变形破坏两种; 4排螺栓连接的波纹钢构件与无节点波纹钢构件破坏形态均为波纹板屈曲破坏; 随着预紧力矩的增加,构件滑移荷载和构件承载力峰值不断提高,当超过标准力矩20%时,滑移平台消失; 构件发生螺栓孔变形破坏时,荷载-位移曲线在峰值位置处延性较优; 研究成果可为装配式波纹钢结构连接部位设计优化提供参考。     

大型火电厂全焊钢框架梁柱连接抗震性能及加腋修复试验研究

进行了4个1/2比例常规全焊钢框架梁柱连接的循环加载试验,研究了梁翼缘宽厚比、节点域柱腹板高厚比对连接破坏形态、延性和极限承载能力的影响,分析了这些因素对连接的滞回性能及对节点域柱腹板剪切变形的影响规律。对其中的两个试件破坏的焊缝修复后加腋重新进行试验,以研究加腋修复的效果。试验结果表明,加腋改进形式可以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,保证了强震条件下“强节点弱构件”的设计原则。给出了设计施工建议。     

梁翼缘、腹板开孔方钢管混凝土柱-H型钢梁节点力学性能试验研究

为研究梁翼缘、腹板开孔构造对方钢管混凝土柱-H型钢梁节点破坏模式的影响,对6个方钢管混凝土柱-H型钢梁节点（1个常规节点和5个开孔节点）进行了低周循环加载试验。试验结果表明：按现行规范设计的方钢管混凝土柱-H型钢梁常规节点在梁翼缘对接焊缝处脆性断裂,节点的塑性转角不能满足临时指南FEMA的要求;合理的梁翼缘和腹板开孔构造,显著减缓了方钢管混凝土柱-H型钢梁节点梁翼缘对接焊缝的应力集中,梁削弱截面形成塑性铰,节点塑性转角达到0.03 rad,满足了临时指南FEMA的要求;其滞回性能稳定,承载力和常规节点相当;内隔板与柱壁板间焊缝质量较差的节点在试验中发生柱壁外鼓、柱壁间焊缝撕裂,节点延性和承载力明显下降。     

分层装配式支撑钢结构工业化建筑体系抗震性能试验研究

对2层4跨足尺结构进行了拟静力加载试验,考察了分层装配式支撑钢结构在水平地震作用下的抗侧力机制、破坏模式与滞回特性,以及刚度和承载力的变化规律。试验结果表明,支撑是主要抗侧力构件,结构弹性阶段的抗侧刚度几乎完全由支撑提供,研制的新型支撑具有良好的延性工作性能。结构体系在往复荷载下失效演进过程表现为支撑受压失稳、支撑受拉屈服、柱脚截面部分屈服、节点处梁翼缘循环拉压变形、柱脚端板连接焊缝开裂和柱脚全截面屈服形成塑性铰。改进后的梁贯通式节点可以保证框架在塑性大变形阶段分担相当比例的水平地震力,因而可作为该结构的第2道防线。鉴于结构体系耗能能力一般,抗震设计时可以考虑一定的地震作用放大系数。