日本販神地震后對鋼框架節點破壞的調查


阪神地震后,日本建設省建筑研究所成立了地震對策本部,組織了各方面人士多次參加的建筑應急危險度和震害的調查,民間有關團體也開展了各類領域的震害調查,但因鋼結構相對于其它結構的震害較少,除新發現了鋼柱脆斷或柱腳拔起外,鋼框架節點的破壞主要表現在扇形切角(scallop)工藝孔部位,但因結構體被內外裝修所隱蔽,一般業主、設計或施工人員對此震害調查不太積極,對鋼框架系統震害的調查遇到一定困難。僅管如此,日本學者還是就腹板切角工藝孔方面的問題進行了探索,如日本建筑學會結構連接委員會和鋼材俱樂部等單位,專就工藝孔破壞狀態等問題作了系統深入的研究。
日本對于混合連接的研究,早在1978年以后的石油危機中,就曾利用建筑處于低潮機會結合自屏蔽電弧焊的出現和應用,系統地開展過。進入90年代后,隨著高層、超高層和大跨度鋼結構建筑的增多,梁柱截面增大,若采用過去的梁懸臂段形式,由于運輸尺寸上的限制,懸臂長度大致不能超過1m;另一方面,由于梁翼緣板厚增大,拼接螺栓增多,結果梁端至最近螺栓的距離只有500mm左右,截面受到很大削弱,對保證梁端塑性變形很不利。這樣,在大型鋼結構工程中,現在較多采用梁與柱的混合連接。圖1是采用箱形柱時的混合連接示意圖梁翼緣與箱形柱隔板直接焊接[7].日本在美國北嶺地震前不久,曾對此種連接進行了試驗研究,結果表明,梁端翼緣焊縫處的破壞幾乎都是在梁下翼緣從扇形切角工藝孔端開始的,沒有看到象在美國試驗中和地震中出現的沿焊縫金屬及其邊緣破壞的情況,通過試驗和版神地震觀察到的梁端工藝孔處的裂縫發展情況。
日本鋼材俱樂部研究了扇形切角工藝孔帶襯板及底部有焊縫的兩種節點試驗。
美、日兩國鋼框架在地震中的梁柱節點破壞形式是有區別的,北嶺地震中的裂縫多向柱段范圍擴展,而阪神地震中的裂縫則多向梁段范圍發展。對兩國節點破壞情況的這種差異與其與構造差異的關系,還有待進一步探討。
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