首页 国际标准结构工程-公众号 海外工程十五年之八十七——美标钢结构抗震(30)

海外工程十五年之八十七——美标钢结构抗震(30)

6.2什么是预验连接?

1994年北岭地震之前,建筑规范定义了两种类型的钢框架:普通抗弯框架(OMF)和特殊抗弯框架(SMRF)。在较高的抗震设计类别中,OMF仅限于在160英尺或以下高度的建筑物中使用。对于SMRF,建筑规范规定使用一个单一的构造,这是今天所谓的焊接无加强翼缘螺栓连接的不太详细的版本。如果工程师能够证明,当非弹性加载时,该详图能够提供足够的延性,则工程师可以使用替代构造。

如图6-1所示,规定的北岭前弯矩连接包括梁腹板和柱之间的螺栓单板剪切连接和梁翼缘和柱之间的完全熔透(CJP)坡口焊缝。根据20世纪60年代和70年代在加州大学伯克利分校进行的有限试验,这种连接被认为是完全强度、完全约束和高度延性的。这种连接类型的设计通常假定螺栓腹板连接将100%的梁剪力传递给柱,而不会传递任何挠曲,并且梁到柱的焊接接头将传递梁100%的塑性弯矩承载力。

             

             

6-1 1994年前典型的规定的弯矩连接

1994年北岭地震发生后不久,工程师们发现,在相对较低的地震荷载水平下,这些规范性连接出现了脆性断裂。断裂通常发生在近梁翼缘与立柱翼缘接头的CJP坡口焊缝处或附近。图6-26-4说明了观察到的几种常见断裂模式,包括穿过底部梁翼缘延伸的断裂(图6-2)、延伸至柱翼缘并允许将一根钢从柱翼缘拉出的断裂(图6-3),以及完全穿过柱翼缘延伸至柱腹板的裂缝(图6-4)。

6-2梁翼缘与柱翼缘CJP坡口焊缝处梁翼缘断裂(DaveNorris)

6-3断裂包括从柱翼缘上拔出的钢材缺口(Dave Norris)

6-4断裂延伸至柱翼缘和腹板(Dave Norris)

在一些建筑物中发现这些裂缝,引起了工程师和建筑官员的极大惊愕。国际建筑官员会议(ICBO)是国际商会的前身,它通过了对其统一建筑规范(UBC)的紧急修改,取消了规范中的规定性连接,而是要求工程师通过资格测试程序证明,建筑物中使用的连接件具有足够的非弹性循环性能。AISC 341采用了类似的要求。

这一性能要求基本上要求每个项目都需要对连接件进行全面的实验室测试,这是一项成本高昂的工作,或者使用已经由其他人测试过的连接件设计,前提是工程师可以获得开发连接件构造的人的许可。由于没有合适的连接测试文档可供公开使用,工程师需要指导如何进行。

在紧急规范变更通过后,联邦应急管理局资助了SAC合资企业,这是一个由三个组织组成的联合体:加利福尼亚州结构工程师协会(SEAOC)、应用技术委员会(ATC)和加利福尼亚地震工程研究大学(CUREe),以执行一项研究和开发计划实践指南将为工程师提供可靠的钢框架结构设计方法。这个为期六年的项目于20008月达到高潮,发表了联邦应急管理局350351352353355报告。

FEMA 350包括一系列已经开发、测试和证明的连接,如果设计和建造得当,能够提供足够的循环非弹性行为。这些连接类型在FEMA 350中被指定为“预验”,表明如果这些连接在FEMA350中规定的限制条件下使用,则不需要在特定项目的基础上进行进一步的鉴定测试。

基于这项工作,AISC341后来在其条款中采用了资格预验的概念。根据AISC341,预验连接是指在规定的限制条件下,经适当的连接资格预审审查小组批准,能够满足AISC 341性能标准的任何连接。AISC随后成立了这样一个审查小组,并制定了AISC358。本标准不断更新和改进,包含一系列通过资格预审的连接类型和相关构造、制造要求和适用范围。此外,一些专有连接已通过替代审批程序进行了资格预审。


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作者: ganggouren

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