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钢框架梁端塑性铰区长度到底是如何确定的?

发布于:2023-06-05 09:43:05 来自:建筑结构/钢结构工程 [复制转发]



塑性铰的概念无需多说。而塑性铰区,实际就是塑性铰附近进入塑性的一个长度区域。《钢标》还新引入了新的术语——“塑性耗能区”。钢框架的塑性耗能区一般就是框架梁端的塑性铰区。
钢结构设计中,梁端塑性铰的概念经常会出现,主要是在《钢标》的塑性设计和抗震性能化设计时,以及《抗规》中涉及框架梁端的构造和连接等。这些规定,实际都牵扯梁端塑性铰区的长度。
比如《抗规》要求在塑性铰处设置侧向支承(条文说明给出在0.15倍梁跨处,从柱中心开始计算): 
《高钢规》与《抗规》一致,要求梁端塑性铰处设置隅撑(同样是0.15倍梁跨位置)。 
《抗规》和《高钢规》虽然没直接说塑性铰区长度,但给出了侧向支承的位置。熟悉规范的朋友应该还记得,98版《高钢规》规定侧向支承位置为梁端柱轴线1/8~1/10梁跨处(升版后加长了)。
再比如,《钢标》抗震设计时在塑性耗能区可设置替代隅撑的加劲肋,但未说明塑性耗能区多长。《钢标》塑性设计的构造规定与之类似。 
那么,钢框架梁端塑性铰区的长度到底是怎么确定的呢?规范中似乎没有交代。实际是可以根据梁端的受力状态推算得来的(日本《建築物の構造関係技術基準解説書》《鋼構造接合部設計指針》或者日文书籍中译本《结构设计专家入门》《钢结构技术总览》等书籍中均有涉及)。
考虑钢框架在侧向地震作用下梁端在进入塑性后,材料继续强化,直至出现下图的极限状态。梁端塑性铰区的长度范围可以认为是梁端(柱边)到弯矩降低为 M p 的长度,即图中的塑性区范围 L h ,根据几何关系可以表达为下式:
参考日本《鋼構造接合部設計指針》梁柱刚性连接节点极限承载力演算时梁端强化的相关资料,强化系数取1.2(大致相当于强屈比),则梁端塑性铰区长度 L h 为0.083 L ,也就是通常规定的柱边起计算1/10梁净跨和2倍梁高范围内。日本《建築物の構造関係技術基準解説書》的规定即是如此(如果细心会发现其实《抗规》9.2.11条文说明也给了类似的规定)。
由于《抗规》和《高钢规》采用的是从柱中心开始计算梁端塑性铰区长度,所以实际长度与上述公式计算比稍大,但大差不离,而98版《高钢规》的则偏小了。
说清楚了梁端塑性铰区长度,下一次说说梁端拼接位置的问题。先问个问题,现行规范或者图集对梁端拼接位置的要求是啥?

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只看楼主 我来说两句抢沙发
这个家伙什么也没有留下。。。

钢结构工程

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