姜湘林

摘要：近年来，框架结构体系越来越复杂并愈加多样化。梁柱节点是钢框架结构中的重要组成构件，是在框架结构中将梁与柱相连的构件。梁柱节点处的钢筋和水混凝土施工有一定的难度， 既要确保该处施工质量， 又要提高效率。因此，我们必须将精细化的梁柱节点模型带入合理的整体框架模型，实现高效的计算。本文选取了适用于钢框架结构节点的损伤指数模型作为评价指标，分析不同位置的焊接残渣和裂纹在循环荷载作用下对节点损伤的影响。介绍了梁柱节点位置的耗能机理，运用耗能系数对位置耗能能力进行计算作为对梁柱节点损耗的评价指标，为工程应用提供参考依据。

关键词：梁柱节点;位置;损耗;机理;钢结构

随着人口密度逐渐增大，兴建的大跨度及超高层建筑越来越多。钢框架结构被认为是性能比较优越的建筑结构形式，而梁柱节点是钢框架结构中的重要组成构件[1]。在结构设计中，梁柱节点的力学特性直接影响着框架结构的设计，也对制造安装及建设制造成本有着重要影响。  梁柱节点的力学性能极大的影响着框架结构整体的力学性。为此，对于梁柱节点的力学性能进行了进一步的研究。对梁柱节点的设计应做到 “强节点，弱构件”[2]。目前，普遍采用的方法主要有物理模型试验研究、有限元模拟、理论分析这三种方法。近年来随着计算机科学的发展，有限元数值模拟得到了很大程度的发展，可以得到比较精确的结果。本文主要研究梁柱节点耗能的意义，并运用耗能系数对节点结构耗能进行评价。

一、讨论

（一）梁柱节点的形式

梁柱是梁上起柱，为受力柱。根据梁柱节点的刚度和梁与柱的变形特性可将梁柱节点分为：1、刚性节点;2、铰接节点;3、半刚性节点。

随着建筑材料的发展及施工工艺的提高，梁柱节点由初期的铆钉连接发展为由普通螺栓连接代替铆钉连接，目前梁柱节点的连接多采用高强螺栓或焊接节点，多为刚性节点[3]。根据构造的不同可分为：1、全焊节点，梁的上下翼缘及腹板均与柱焊接连接;2、栓接节点，梁的上下翼缘及腹板与柱之间采用高强螺栓连接;3、栓焊混合节点，梁的上下翼缘与柱之间采用全熔透坡口焊缝连接，腹板与柱之间采用高强螺栓连接。

（二）改进措施

对梁柱节点细部构造与破坏模态之间的关系进行了一定了研究。 根据研究分析破坏的梁柱节点，得出了节点发生破坏的主要原因为：

1、焊缝的垫板和引弧板造成了人工预裂缝;

2、不能完全保证节点焊缝的焊接质量，焊缝存在一定的焊接缺陷。梁腹板的影响造成了焊缝的不连续。

3、焊缝金属的材料性能、焊接残余应力等其他因素对节点的破坏也有较大的影响。

因此我们对梁柱节点设计进行了如下改进：

1、将梁柱节点处的塑性铰沿梁外移以远离节点处。

2、改进焊条材料力学性能，增强焊缝的冲击韧性。

3、将焊接垫板去除，为消除人工裂缝可将垫板根部用角焊缝进行封闭。

4、改进焊接工艺孔的形状和尺寸，采用圆滑过度曲线。

（三）梁柱节点的现存缺陷

1、不同节点的累积损伤的差异性

2、荷载输入历程对节点影响

3、焊接缺陷对梁柱节点力学性能的影响

（四）梁柱节点位置的耗能机理

根据能量守恒原理，建筑将通过自身运动及变形而进行能量的耗散。自身运动是结构产生振动的过程。自身变形根据变形是否可恢复的指标分为：可恢复的弹性应变，在这一过程耗散的能量称为弹性应变能;不可恢复的塑性应变，这一过程中耗散的能量为滞回损耗。

结构的弹性应变对结构的损伤是可恢复的，而塑性应变由于是不可恢复的。梁柱节点结构的耗能能力主要受到结构自身的动力特性的影响，因此需重点考虑不同构造形式及不同焊接孔形式的梁柱节点在循环荷载作用下滞回耗能的不同。

（五）梁柱节点位置的损耗系数

三、结语：

通过分析，我们发现结构的破坏多是发生在梁柱节点位置，这是由于梁柱节点处应力状况复杂，并且焊接节点的力学性能受施工质量的影响较大，因此梁柱节点是整个结构里比较容易受到破坏的部位。初期结构退化不明显，随着裂纹的发展而逐渐出現退化现象。目前对于梁柱节点研究单靠物理实验成本较高，且难以建立完整的体系。梁柱焊接节点焊接缺陷位置和尺寸的不同对节点损伤的影响不同，为提高梁柱节点延性、增加节点抗震性，引入学者运用耗能系数对结构耗能能力的评价方法，介绍了梁柱节点耗能的物理意义。总结并讨论了国内外学者提出的基于不同自变量的损伤模型，讨论并总结了学者对节点损伤的描述的异同。从节点的结构形式上，本文提出了不同的改进型梁柱节点。运用有限元软件建立梁柱节点非线性有限元模型，探讨分析在荷载作用下不同形式的改进节点与标准节点之间力学性能的差异，为工程中梁柱节点形式提供参考依据，但本文还有很多不足之处，尚需进一步的深入的研究。

参考文献：

[1]徐红杰，多高层钢结构梁柱节点震害及抗震延性策略研究[D]，云南，昆明理工大学.

[2]陈宏，  李兆凡，  石永久，  王元清.  钢框架梁柱节点恢复力模型的研究[J]. 工业建筑，2002， 32（6）： 64-65.

[3]黎永，舒兴平.焊接孔长度对钢框架梁-柱刚性节点性能的影响[J].湖南大学学报（自然科学），2003，30（1）：92-96.