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當鋼筋級別.混凝土強度等級.截面尺寸均相同時,極限抗彎承載力是否相等?為什么?

導讀規范要求:根據《建筑抗震設計規范》(以下簡稱《抗震規范》)第8.2.8條,鋼結構構件連接應按地震組合內力進行彈性設計,并應進行極限承載力計算。梁與柱連接彈性設計時,梁上下翼緣的端截面應滿足連接的彈性設計要求,梁腹板應計入剪力和彎矩。梁與柱連接的極限受彎、受剪承載力,應符合下列要求:mu ≥ 1.2mp(8.2.8-1)。式中:mu-梁上下翼緣全熔透坡口焊縫的極限受彎承載力;mp-梁(梁貫通時為柱)的全塑性受彎承載力;wp-構件截面塑性抵抗矩。

(一)mu < 1.2mp何意?如何解決?規范要求:根據《建筑抗震設計規范》(以下簡稱《抗震規范》)第8.2.8條,鋼結構構件連接應按地震組合內力進行彈性設計,并應進行極限承載力計算。梁與柱連接彈性設計時,梁上下翼緣的端截面應滿足連接的彈性設計要求,梁腹板應計入剪力和彎矩。梁與柱連接的極限受彎、受剪承載力,應符合下列要求:mu ≥ 1.2mp(8.2.8-1)。式中:mu-梁上下翼緣全熔透坡口焊縫的極限受彎承載力;mp-梁(梁貫通時為柱)的全塑性受彎承載力;wp-構件截面塑性抵抗矩。工程實例:某工程為5層鋼框架結構,地震設防烈度為8度,地震加速度為0.2g,場地土類別為三類,設計地震為第一組。梁、柱采用焊接工字鋼,鋼號均為Q345。首層平面圖顯示,gl27與柱gz6的節點連接設計不滿足《抗震規范》第8.2.8條的規定。在處理此問題時,設計人員應避免盲目加大鋼梁截面。通過STS軟件計算可知,即使增大梁的截面尺寸,構件的極限承載能力提高也非常有限,僅提高0.72%,但用鋼量每延米卻增大64%,這顯然不合理。分析表明,mu主要與梁翼緣板面積和梁高有關,與梁腹板厚無關;mp的大小主要受構件截面塑性抵抗矩mp的控制,wp的大小則與截面的尺寸有關。增大梁翼緣板尺寸和梁高雖然可以增大mu的值,但wp的值也會相應增大,這是增大梁截面尺寸后計算結果沒有明顯改善的主要原因。解決方法:在梁上下翼緣處加楔形板。通過在梁端上下翼緣處加楔形板,增大全熔透坡口焊縫的長度,從而增加了焊縫的極限抗彎承載力。本工程為例,設楔形板挑出長度為0.08m,根據公式計算,滿足規范要求。但需注意,加楔形蓋板后,梁翼緣厚與蓋板厚之和應小于柱翼緣的厚度,避免將柱翼緣拉壞。(二)節點域不滿足要求何意?如何解決?規范要求:根據《抗震規范》第8.2.5條,節點域的屈服承載力應符合特定公式,工字形截面柱的節點域應按下列公式驗算。節點域的體積和梁的全塑性受彎矩承載力是影響因素。工程實例:工字形梁和梁2的斷面尺寸為b×h×tw×tf=150×250×4.5×8,工字形柱的斷面尺寸為b×h×tw×tf=175×350×6×8。將參數代入公式中,得出結果不滿足規范要求。解決方法:根據公式,節點域的屈服承載力主要與構件的截面大小有關,與外力無關。因此,應確保構件的截面滿足規范要求。在本例中,節點域的體積和梁的全塑性受彎矩承載力需要重新計算和調整,以確保滿足規范要求。

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