[分享]王燕：钢结构抗震节点

为贯彻国家提出的“鼓励用钢、合理用钢”的经济政策，根据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011—2010及《构筑物抗震规范》GB50191—2012规定的抗震设计原则，针对钢结构特点，《钢结构设计标准》GB50017—2017（简称“17钢标”）中新增了17.3.8节和17.3.9节，均为钢结构节点的抗震性能化设计内容。其中，17.3.8节中提出的骨形节点是通过对梁翼缘进行局部削弱，使得塑性铰的位置发生外移；17.3.9节中提到的梁端加强型节点的设计思路是在不降低梁承载力前提下，在罕遇地震作用下同样可以获得较好的塑性发展，使节点具有很好的延性。两类节点的共同目的都是将塑性铰移到距柱面一定距离的梁上，从而避免塑性铰出现在韧度较差的焊接接头处，以确保构件具有足够的延性。

“17钢标”新增17.3.8节为有关骨形节点的设计内容。由于骨形节点是以削弱梁翼缘截面、降低梁承载力为代价，获得强震作用下梁的塑性发展，因此，《钢结构设计标准》GB50017—2017强调“内力分析模型按照未削弱截面计算时，纯框架结构侧移限值应乘以0.95；钢梁的挠度限值应乘以0.9；削弱截面的抗弯强度可按梁端弯矩的0.8进行验算；梁的线刚度可按等截面计算的数值乘以0.9计算。”

框架梁翼缘骨形削弱段的起始位置、削弱长度和削弱深度均会对节点抗震效果产生影响。当荷载达到一定数值后，在梁翼缘削弱区形成塑性铰，为了使该塑性铰有发展的空间范围，削弱区起点至柱面距离a不宜过小。其他条件相同时，随着a的增大，梁在削弱区域内更容易形成塑性饺，因此在进行梁翼缘骨形削弱设计时，削弱区起点至柱面距离应控制在一定范围之内；削弱长度b对承载力影响相对不如参数a和c明显，但为了保证应力在削弱区域内能够平稳传递，也给出了b取值的具体要求。削弱深度c对试件承载能力影响显著，c取值过小时，塑性铰不能有效外移；取值过大时，承载力下降过大，在未能充分利用削弱区腹板的耗能能力时，翼缘削弱区域已经发生较大的局部屈曲，试件进入了极限承载力状态，因此，应针对削弱深度c给出严格的取值区间。

基于上述原因，“17钢标”详细给出了a，b和c的计算公式，具体如下：

为保证加工精度，“17钢标”规定节点的骨形削弱段应采用自动切割的加工方式，如下图。

     图17.3.8 骨形节点

“17钢标”新增17.3.9节为有关梁端加强型节点的内容。梁端加强型节点在连接区域局部加大梁截面，促使塑性铰外移，提高节点延性，节点应符合如下的相关规定：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.钢结构设计标准：GB 50017-2017.北京：中国建筑工业出版社，2017

[2]王燕.钢结构新型延性节点的抗震设计理论及其应用，北京：科学出版社，2012