首页 国际标准结构工程-公众号 海外工程十五年之一六一——美标钢结构特殊抗弯框架之设计(25)

海外工程十五年之一六一——美标钢结构特殊抗弯框架之设计(25)

7.5加劲板

如图7-2所示,柱翼缘之间通常需要加劲肋,以帮助通过连接传递梁翼缘力,并帮助加强柱腹板和翼缘。单独的AISC 358连接预验包括是否需要加劲板的规范以及这些加劲板的设计方法。

            

               

7-2外伸端板连接中安装加劲肋

与补强板一样,加劲板的适当构造对钢结构特殊抗弯框架连接的预期延性性能至关重要。可能需要在加劲板和连接件的其他构件之间进行焊接,以提高板的承载能力。在这种情况下,可以预期板及其连接件中的屈服水平应变。应注意避免断裂敏感构造,如部分接头熔透焊缝或单面角焊缝。全焊透坡口焊和双角焊或部分焊透坡口焊都是可选的。此外,与补强板一样,加劲板需要在宽翼缘柱的“k”区域附近进行焊接。

AISC 341§I2.4参考AWSD1.8中有关加劲板的制造要求,该要求加劲板的配置应避免在立柱的k区域焊接,因为某些钢厂使用的矫直过程可能导致该区域宽翼缘部分的局部脆化。当通过轧机矫直使形状变脆时,焊接可能导致制造过程中截面断裂。为连续板的提供了特定尺寸,以避免腹板翼缘连接处的圆形区域。读者可参考AISC 341条文说明§D2.3,图C-D2.3了解该区域加劲板的图形说明。

当加劲板和补强板均包含在钢结构特殊抗弯框架构造中时,工程师必须决定是否将双板的长度停止在与连接面板区域相邻的加劲板表面。以这种方式停止补强板需要仔细详述两个焊接接头,这两个接头将在此交叉点占据相同的空间。选择将补强板的垂直长度延伸到梁的范围之外,可促进焊接方法。最近的研究表明,将补强板焊接到柱腹板不需要完全形成梁翼缘或加劲板。AISC 341§E3.6e3规定了这些板的焊接要求。

7.6柱拼接

钢结构特殊抗弯框架柱中的拼接对体系性能也至关重要。在许多情况下,对钢结构特殊抗弯框架柱的主要需求是挠曲,或挠曲与轴向拉力相结合,而不是轴向压缩。实际上,这些柱充当“垂直梁”而不是传统柱。SAC钢铁项目钢结构特殊抗弯框架设计的非线性时程分析表明,柱的弯曲和拉伸需求可以接近柱的承载力(FEMA 2000)。这些研究还表明,柱中最小弯矩的位置不是静态的,而是沿着柱的长度移动的,这取决于地面运动和框架结构的特征。在某些情况下,在框架地震反应期间的不同时间,整个楼层高度上不会出现拐点。由于这些发现和柱拼接失效的潜在重大后果,AISC为钢结构特殊抗弯框架柱拼接的设计制定了限制性标准。在大多数情况下,这些拼接可能需要全熔透坡口焊,如图7-3所示。部分熔透坡口焊缝在某些情况下是允许的,但AISC 341对其使用有严格限制。

7-3钢结构特殊抗弯框架全焊透坡口焊柱拼接

继续讨论的重点是抗震体系柱的拼接。SAC钢铁项目研究还发现,不属于抗震系统一部分且主要用于抗重力荷载的柱可以对整个体系的抗震性能产生有益影响。发现这些柱的连续性有助于垂直分布整个建筑高度的非弹性需求,从而避免将非弹性需求集中在单个或少量楼层中。这一发现导致AISC 341对非框架柱拼接的抗剪连接提出了设计要求,作为提供这种连续性的手段。这一要求大大增加了接头上的设计力,但在大多数情况下仍然可以通过螺栓连接来实现。


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作者: ganggouren

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