张树军，戴素娟，王冲

（1山东科技大学土木工程与建筑学院，山东 青岛 266590；2.中铁十九局集团第二工程有限公司，辽宁 辽阳 111000）

0 前言

从美国北岭地震到日本阪神地震，抗震研究人员发现传统钢结构梁柱节点并没有形成良好的塑性铰，而是由于应力集中，发生严重脆性破坏，对柱节点域造成损坏。[1]此后具有延性的新型抗震节点被提出，基于“强柱弱梁，强节点弱构件”的设计原则，一系列新型节点被广泛应用于地震区，主要包括翼缘加强型节点和翼缘削弱型节点，使梁柱节点塑性铰向梁内侧外移，有效保护了节点域，从而增强了构件节点的延性和耗能能力，地震来临时有效防止钢结构房屋倒塌，减少建筑损坏和经济损失。

1 梁翼缘削弱型节点类型

梁翼缘削弱型节点主要包括直线削弱型节点、弧形削弱型节点和锥形削弱型节点（见图1）。一些学者对此作了详细研究，并取得了相关研究成果，其中文献[2]建议，梁端翼缘削弱型节点削弱参数取为 a=(0.50～0.75)bf，b=(0.65～0.85)hb，c=(0.20～0.25)bf，R=(4 c2+b2)/8 c。其中：a为削弱起点到柱翼缘距离；b为削弱区域的长度；c为削弱深度；R为弧形削弱半径；bf为梁翼缘宽度；hb为梁高度。

弧形削弱型节点和锥形削弱型节点通过弧平面平稳过渡，可有效避免应力集中现象，而直线形削弱型节点在两条直线相交处会出现严重应力集中，使构件产生脆性断裂[3]。其中削弱型节点可取不同的削弱深度c，削弱深度的不同，对截面抗弯承载力产生的影响也不同，分析不同削弱深度，对认识梁端翼缘削弱截面承载力变化有重要意义。本文将结合工程实例，针对不同削弱深度c，分析弧形削弱节点截面承载力。

图1 梁翼缘削弱型节点

图2 梁截面尺寸（mm）

图3 各截面抗弯承载力值

2 弧形节点截面承载力分析

本文以某钢框架工程中梁节点为研究对象，进行弧形半径为R的圆弧型削弱节点截面承载力分析。具体数据：Q 235 B的型钢梁，梁截面尺寸为H N 400×200×8×13。跨度为4.5 m，梁与柱采用全熔透焊缝，坡脚为35°，梁抗弯强度设计值为f=215 N/m m2。梁翼缘弧形削弱参数取值见表1。

弧形消弱型节点参数尺寸（mm） 表1

3-3截面为翼缘圆弧型削弱部分的截面，由几何关系可得削弱深度

同理可得图1（a）中各截面抗弯承载力值，见表2。

截面抗弯承载力值（c=40mm） 表2

当弧形削弱深度取c=0.25，即c=50 m m时各截面抗弯承载力值，见表3。

截面抗弯承载力值（c=50mm） 表3

将表2、表3的结果用曲线（见图3）表示。

由图3可知，当c=50 m m时削弱截面承载力比c=40 m m低，削弱深度越大，梁削弱截面的抗弯承载力下降越多，4-4截面为最危险截面。弧形削弱节点可使梁柱塑性铰外移，达到“强节点弱构件”的目的，有效保护了柱节点域，地震时可发挥良好的耗能能力，防止钢结构房屋倒塌。

3 结论

本文分析结果表明：梁端弧形削弱型抗震节点使削弱截面的承载力降低，其承载力的降低随削弱深度c的增加而加大，验证了已有的研究结论。弧形削弱型节点使梁柱节点塑性铰外移，节点具有良好的延性，抗震效果良好，建议梁柱抗震节点设计时，合理选择翼缘削弱深度，避免对截面承载力和刚度削弱过大，影响构件稳定性。

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

[2] 蔡益燕.考虑塑性铰外移的钢框架梁柱连接设计[J].建筑结构,2004（2）.

[3] 王燕.钢框架塑性铰外移新型节点的研究与进展[J].青岛理工大学学报,2006(3).

[4]GB50017-2003,钢结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2003.