地震對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑的破壞

歷史上，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展影響比較大的地震中，肯定少不了阪神大地震，震級(jí)7.3級(jí)，房屋損害的情況很嚴(yán)重：

? 全部損壞：10.5萬棟

? 半數(shù)損壞：14.4萬棟

? 部分損壞：39.1萬棟

阪神大地震發(fā)生的時(shí)間點(diǎn)是1995年，我們?cè)谙旅孢@張統(tǒng)計(jì)圖中，可以看到這一年所處的歷史階段，鋼結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)在當(dāng)?shù)亟?jīng)歷了35年的迅猛發(fā)展，差不多一半的建筑都是鋼結(jié)構(gòu)。

日本鋼結(jié)構(gòu)建筑建設(shè)規(guī)模60年變化趨勢(shì)

鋼結(jié)構(gòu)建筑最容易發(fā)生破壞的部位是連接處。梁柱連接的根部往往因?yàn)槭芰ψ畲螅?jīng)常發(fā)生斷裂。為了避免這種情況發(fā)生，目前設(shè)計(jì)中有很多種方式，可以達(dá)到“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的目的，今天就聊一聊到底有哪些處理方式。

阪神大地震的鋼結(jié)構(gòu)破壞照片

“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”一覽

“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”，顧名思義，處理方式有兩個(gè)方向：加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，構(gòu)件自然相對(duì)弱了；減弱構(gòu)件，節(jié)點(diǎn)自然就相對(duì)強(qiáng)了。

加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)

1. 翼緣蓋板增強(qiáng)型

2. 擴(kuò)翼緣板增強(qiáng)型

3. 豎向單肋板增強(qiáng)型

4. 翼緣內(nèi)側(cè)板或加勁板增強(qiáng)型

減弱構(gòu)件

1. 翼緣圓弧切削（RBS）

2. 翼緣梯形切削

3. 翼緣鉆孔減弱

1 翼緣蓋板增強(qiáng)型

在梁上下翼板外緣直接貼焊鋼板。這樣做不僅可以有效提高梁的抗彎能力，而且對(duì)于建筑使用空間的影響比較小。同時(shí)，可以根據(jù)梁構(gòu)件在與柱連接附近范圍內(nèi)的彎矩梯度，調(diào)整這些貼焊鋼板的形狀，使之符合梁的受力情況。這樣可以降低梁柱連接界面的應(yīng)力，有效地將塑鉸移出柱端側(cè)的目的。

擴(kuò)翼緣板增強(qiáng)型

2 擴(kuò)翼緣板增強(qiáng)型

利用增加梁翼板寬度來增加梁構(gòu)件彎矩承載能力，梁翼板所增加的寬度尺寸可以根據(jù)地震力的彎矩需求設(shè)計(jì)，達(dá)到降低柱面應(yīng)力需求，迫使梁塑鉸遠(yuǎn)離柱面的強(qiáng)度設(shè)計(jì)原則。切割型擴(kuò)翼緣適合焊接H型鋼，焊接式擴(kuò)翼緣適合熱軋H型鋼。受力性能上，焊接式容易造成殘余應(yīng)力和變形，不如切割型。這種擴(kuò)翼緣板形式，可能會(huì)影響到建筑局部效果。

擴(kuò)翼緣板增強(qiáng)型

3 豎向單肋板增強(qiáng)型

這種單肋板包含三個(gè)部分：最大加強(qiáng)段、圓弧段及延長(zhǎng)段。這種設(shè)計(jì)的目的是為了在地震中更有效改善焊接扇形開孔附近的應(yīng)力集中問題。使塑性變形更均勻地分布，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性和抗震性能。

豎向單肋板增強(qiáng)型

4 翼緣內(nèi)側(cè)板或加勁板增強(qiáng)型

這種加強(qiáng)措施，一種是在梁的側(cè)邊放一個(gè)加固板，另一種是在同一個(gè)側(cè)邊放兩個(gè)加固板。這種除了可用于新建的鋼結(jié)構(gòu)，還可以用于已建好的鋼結(jié)構(gòu)，加固施工更具有可行性，不用影響建筑樓板。

翼緣內(nèi)側(cè)板或加勁板增強(qiáng)型

5 翼緣圓弧切削（RBS）

這種削弱范式，來自于FEMA 350和ANSI/AISC 358-10，采用翼緣圓弧切削細(xì)節(jié)被稱為“reduced beam section”（簡(jiǎn)稱RBS）。由于RBS設(shè)計(jì)和施工相對(duì)簡(jiǎn)單，因此在工程界獲得了廣泛的歡迎，并已在全球范圍內(nèi)得到大量應(yīng)用。

翼緣圓弧切削（RBS）

6 翼緣梯形切削

這樣的梯形切削區(qū)域是根據(jù)梁的彎矩需求梯度變化而設(shè)計(jì)的，目的是在地震力作用下，使產(chǎn)生的塑性轉(zhuǎn)角集中在整個(gè)切削區(qū)域內(nèi)，形成一個(gè)擴(kuò)大的塑性區(qū)域。這種形式的設(shè)計(jì)和施工制作，相對(duì)圓弧，更簡(jiǎn)單一些。

翼緣梯形切削

7 翼緣鉆孔減弱

這種方法通過在梁構(gòu)件的上、下翼板特定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行鉆孔，從而降低該區(qū)域的彎矩強(qiáng)度。目的是在地震力作用下，將產(chǎn)生的塑性變形集中在鉆孔區(qū)域，減少傳遞至柱面接合處的彎矩需求，從而降低接合處發(fā)生脆性破壞的機(jī)率。

翼緣鉆孔減弱

小結(jié)

以上就是“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的七種不同的方式，對(duì)于具體的項(xiàng)目，哪種更合適，就要看設(shè)計(jì)師的選擇了。

所以設(shè)計(jì)師在選擇方案時(shí)，如果有更多一點(diǎn)時(shí)間對(duì)比分析，那么給后面施工省的工效可就不是一點(diǎn)兩點(diǎn)了。

（責(zé)任編輯：何雯麗）

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