综合塔框架受力特点浅析及梁柱刚性连接节点探究

综合塔框架为脱硫脱硝装置中主要的结构单体,该类型的钢结构框架有其自身的特点,有必要对综合塔框架受力特点进行归纳总结。因该框架高度较高且部分复合楼板的荷载较重,梁柱节点尤为重要,本项目针对目前国内外关于高层建筑钢结构体系的研究现状,针对高层建筑体系中梁柱之间的梁柱刚接节点,结合《钢结构连接节点设计手册》等有关标准,提出了高层建筑体系中梁柱刚性连接节点及相应的计算公式与构造措施。

钢结构房屋中框架梁柱刚性连接节点的设计

钢结构房屋中的梁柱刚性连接节点有全焊接刚性连接节点和栓焊刚性连接节点两种,地震区的刚性连接节点设计要满足多遇地震下弹性状态的承载力要求和罕遇地震下弹塑性状态的承载力和变形要求。大震下刚性连接节点的脆性破坏除了质量缺陷外,还有焊接工艺、焊接方法、节点形式和焊接材料等方面的原因。设计应选取合适的节点类型,严格控制不同部位的焊缝质量等级以保证焊接连接的质量。

论抗震钢框架梁柱刚性连接的极限受弯承载力设计

梁柱刚性连接的极限承载力是保证强震作用下抗震钢框架安全性的关键要素之一。以H形截面梁柱的刚性连接为例,讨论其极限受弯承载力设计问题。首先,通过对《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)与欧洲规范以及日本相关规范的对比分析,指出:期望在遭受强烈地震作用下梁端截面形成塑性铰的钢框架,"规范"(GB50011-2001)的梁柱连接系数,至少不比欧洲规范的低,一般也不会低于日本规范的。对于梁截面较高或采用高强结构钢(Q345及以上级别钢)情况,甚至要高于日本规范的。同时指出,连接系数应随钢号而变化,采用定值连接系数不合理。进而,讨论了梁端潜在塑性铰区域的长度,对于钢柱伸出短梁段的梁端梁-梁拼接,给出其避开梁端塑性区设定拼接位置的计算式。最后,建议梁柱连接极限承载力计算应计入腹板连接贡献的受弯承载力。对于混合连接(WUF-B),腹板连接贡献的极限受弯承载力应取其焊接、高强度螺栓连接两者中的较小值,并推荐了相应的连接系数值。

现行建筑抗震设计规范多高层钢结构梁柱刚性连接设计方法的技术矛盾

对我国现行《建筑抗震设计规范》中关于多高层钢结构房屋梁柱刚性节点连接的设计规定进行了深层次分析,指出该规定与同一规范第5.4.2条的"强连接"要求存在矛盾。在相同设计条件下按照规范的规定做多遇地震作用下的连接设计时,可分别设计出三种抗震性能相差悬殊的连接作法。按照规范公式Mu≥1.2Mp进行中震或大震作用下弹塑性阶段的抗震连接计算时,得出的结果却不能满足抗震要求,存在安全隐患。为了确保满足规范第5.4.2条应实现"强连接"的抗震设计强制性条文规定,提出了相应解决方案,针对所讨论的问题进一步推出几种耐震型连接节点作法和相应的计算方法,推荐了既有良好抗震性能又较符合我国国情的新型节点形式。

多高层钢结构梁柱刚性连接耐震型节点形式及计算方法

针对现行建筑抗震设计规范在多高层钢结构房屋梁柱刚性连接设计方法上的技术矛盾和存在的问题,进一步推出能够满足结构抗震安全要求的解决方案,其中包括几种耐震型连接节点作法和详细说明,并附以算例和对比,推荐了既有良好抗震性能又较符合我国国情的新型钢结构梁柱节点形式。

T型钢半刚性连接梁柱节点抗震性能试验研究

通过对两组T型钢连接梁柱节点的单向与循环加载试验,了解该类型节点的抗震性能以及翼缘厚度对节点抗震性能的影响,并通过IDARC程序模拟节点的受荷过程,讨论T型钢连接梁柱节点理论建模的方法。试验研究表明:T型钢梁柱连接滞回曲线饱满,连接表现出了良好的延性,极限转角均超过了欧洲规范规定的极限转角0.03rad,具有较为理想的抗震性能;T型钢翼缘越厚,节点初始刚度、承载力以及耗能能力越大;对于半刚性连接中螺栓刚度大于T型钢翼缘刚度的试件应按T型钢的极限承载力设计。程序分析表明:利用刚度均匀变化的节点板模拟T型钢的半刚性连接具有较高的模拟精度,通过调整节点板底部刚度以及屈服弯矩可以模拟不同翼缘厚的T型钢半刚性连接。

梁柱连接计算方法的改进

回顾了钢框架梁柱刚性连接计算方法在国内外的发展情况,介绍了我国沿用至今的常用设计法和存在的问题,系统介绍了日本1998年提出的新思路和新方法,也介绍了日本2001年对此法的修改和简化说明。此法概念清晰,安全可靠。计算表明,该方法应用简便,极具实用价值。

梁柱连接计算方法的演变

本文回顾了钢框架梁柱刚性连接计算方法国内外的发展情况,介绍了我国沿用至今的常用设计法和存在的问题,系统介绍了日本1998年提出的新思路和新方法,也介绍了日本2001年对此法的修改和简化说明。此法概念清晰,安全可靠。计算表明,它应用简便,极具实用价值。

关于钢结构抗震存在的问题及建议

本文探讨了目前钢结构抗震设计中存在的两个主要问题:其一是钢结构的地震作用,由于多高层钢结构房屋被列入“建筑抗震设计规范”(GB50011-2001)中时没有考虑钢结构延性好和弹性阶段阻尼比较小的特点,使得钢结构地震作用偏大,用钢量偏高;其二是钢结构承载力抗震调整系数对梁和焊缝的规定与焊缝强度高于母材强度的实际情况不符,造成设计困难。本文对现行抗震规范、“建筑工程抗震性态设计通则”和美国UBC规范的地震作用进行了分析比较,提出按照耗能能力将钢结构体系分为四类,在此基础上引入结构体系调整系数,对每类结构的地震作用取值给出建议。针对梁柱刚性连接,从抗震设计原则出发,对7、8和9度区分别建议了适合采用的连接形式,并给出了小震和大震下的设计验算公式。

钢结构抗震的探讨

本文探讨了目前钢结构抗震设计中存在的两个主要问题:其一是钢结构地震作用,由于多层和高层钢结构房屋被列入"建筑抗震设计规范"(GB9001-2001)中。没有考虑钢结构塑性好和弹性阶段阻尼比较小的特性,使得钢结构地震作用较大,偏高用钢量;其二是钢结构承载力抗震调整系数对梁和焊缝的规定与母材强度低于焊缝强度的实际而不符,本文对现在抗震规范作用的相关要求、"抗震动态与建筑工程理论设计原则"和UBC关于美国规范的地震波动作用进行了比较和分析,按照钢结构的承受能力将体系化分为四大类,在上述理论将体系调整系数引入,对结构的抗震作用,提出恰当意见,对梁柱刚性连接体系,从抗震设计角度分析,对设防烈度区分别建议了适合采用的连接形式,并给出了小震和大震下的设计验算公式。