鑄鋼廠家就焊接節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生脆性破壞進(jìn)行研究分析

　　焊接抗彎框架鋼結(jié)構(gòu)一向被認(rèn)為具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便、形式多樣及良好的塑性變形能力和抗震性能等優(yōu)點(diǎn)。然而經(jīng)過(guò)地震后，表面上看來(lái)并無(wú)因節(jié)點(diǎn)破壞而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的直接破壞或倒塌，甚至一些處于中等強(qiáng)度地震區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)看上去絲毫無(wú)損。經(jīng)研究表明，大范圍的節(jié)點(diǎn)脆性破壞確實(shí)已經(jīng)發(fā)生，破壞程度由細(xì)小的微裂紋到完全的柱截面斷裂不等。甚至完全喪失了承載力。鑄鋼節(jié)點(diǎn)一些建筑的破壞情況嚴(yán)重到在一層或幾層的所有抗彎節(jié)點(diǎn)全部斷裂，并出現(xiàn)了顯著的永久性側(cè)向位移。這些觀察結(jié)果改變了結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域?qū)@種常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和施工方法的認(rèn)識(shí)，人們對(duì)現(xiàn)行鋼抗彎框架的焊接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和施工方法提出了疑問(wèn)，開(kāi)始懷疑這些節(jié)點(diǎn)在地震作用下是否具有足夠的安全度。

鋼結(jié)構(gòu)連接主要有內(nèi)隔板式、外隔板式和內(nèi)隔板式3種，普遍適用第3種連接。在大量的地震中，內(nèi)外隔板式梁柱節(jié)點(diǎn)的脆性破壞都是從焊縫端部的焊趾開(kāi)始。同時(shí)，試驗(yàn)表明梁體的翼緣在靠近節(jié)點(diǎn)焊縫處的應(yīng)力分布極其不均勻。根據(jù)試驗(yàn)繪制的翼緣應(yīng)力分布圖，鑄鋼節(jié)點(diǎn)靠近焊縫處梁體中軸線處的應(yīng)力小，邊緣的應(yīng)力大；距離節(jié)點(diǎn)焊縫距離越遠(yuǎn)應(yīng)力分布圖也可以看出梁的翼緣上的應(yīng)力分布，即邊緣應(yīng)力大，中間應(yīng)力小。梁翼緣處出現(xiàn)這種應(yīng)力分布情況，主要是由于梁腹板對(duì)翼緣的嵌固作用導(dǎo)致梁邊緣部位的應(yīng)變小于中軸線的。

　　在地震作用下，由于這種應(yīng)力分布的不均勻性，梁將首先從邊緣進(jìn)入塑性狀態(tài)。同時(shí)由于鋼材的應(yīng)變硬化效應(yīng)，在中軸線處梁翼緣達(dá)到屈服應(yīng)力并剛剛形成塑性鉸或還沒(méi)有形成塑性鉸之前，邊緣處的應(yīng)力可能已經(jīng)達(dá)到了鋼材的極限強(qiáng)度或焊縫的破壞應(yīng)力。產(chǎn)生裂紋。另外在梁腹板與柱連接處沒(méi)有豎向加勁肋，由于柱翼緣平面外的彎曲變形使得梁腹板承受的彎矩減小，引起梁翼緣應(yīng)力增加。因此在塑性變形很小的情況下，節(jié)點(diǎn)就發(fā)生了破壞。

　　應(yīng)對(duì)措施1、加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)連接強(qiáng)度

　　（1）、對(duì)于焊接節(jié)點(diǎn)，施工時(shí)應(yīng)按照國(guó)家規(guī)范的規(guī)定，對(duì)焊接材料、焊接方法、焊后熱處理進(jìn)行評(píng)定；焊接時(shí)保證焊縫質(zhì)量，消除氣孔、熔渣和未熔合缺陷，一旦有缺陷要及時(shí)清除后再焊，避免引起接頭強(qiáng)度和延性的下降；且根據(jù)受力情況要對(duì)焊縫進(jìn)行必要的強(qiáng)度驗(yàn)算。

（2）、在地震時(shí)因?yàn)橹ё^栓小而被拉斷，螺栓抗剪強(qiáng)度不足被剪斷、桿端拉斷等造成節(jié)點(diǎn)破壞也是震害的主要現(xiàn)象。螺栓連接的施工質(zhì)量直接影響著整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全。對(duì)于螺栓連接副，一定要按照國(guó)家規(guī)范在施工前進(jìn)行檢驗(yàn)和復(fù)驗(yàn)，合格后才能進(jìn)行安裝施工

2、采用新型節(jié)點(diǎn)

　　（1）、采用狗骨式節(jié)點(diǎn)。狗骨式節(jié)點(diǎn)是近年來(lái)研究的一種節(jié)點(diǎn)形式，目前已在工程中得到廣泛應(yīng)用。其設(shè)計(jì)理念是以不顯著降低框架的梁強(qiáng)度為前提，對(duì)梁翼緣進(jìn)行適應(yīng)削弱，在強(qiáng)震的作用下迫使塑性鉸在偏離節(jié)點(diǎn)根部的位置形成，鑄鋼節(jié)點(diǎn)從而起到保護(hù)節(jié)點(diǎn)的目的。但是由于這種節(jié)點(diǎn)在施工中對(duì)梁翼緣施焊時(shí)要用到焊接墊板，加之翼緣焊根處常出現(xiàn)未焊透的現(xiàn)象，因而在墊板與柱之間會(huì)出現(xiàn)”人工裂紋”。這條裂紋往往是強(qiáng)震作用下節(jié)點(diǎn)開(kāi)裂的起點(diǎn)。所以在施工時(shí)要充分注意焊接質(zhì)量。

　　（2）、采用托座式節(jié)點(diǎn)。托座式節(jié)點(diǎn)是一種改進(jìn)方案，用兩個(gè)托座分別將梁的上下翼緣和柱翼緣連接起來(lái)，而托座與梁翼緣則可通過(guò)焊接、鉚接或螺栓連接起來(lái)。這種節(jié)點(diǎn)的塑性鉸出現(xiàn)在梁上，比普通的焊接節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)出更好的延性，但工程造價(jià)相對(duì)較高。

　　（3）、采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)。鑄鋼節(jié)點(diǎn)是根據(jù)鋼管直接匯交而成的形狀制模經(jīng)澆鑄成形的節(jié)點(diǎn)，整體性和強(qiáng)度均得到增強(qiáng)。鑄鋼節(jié)點(diǎn)鑄鋼節(jié)點(diǎn)與相連鋼管需要現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)、焊接，每個(gè)鑄鋼節(jié)點(diǎn)的安裝精度都直接影響到與之相連的鋼管的安裝和另一頭相連的鑄鋼節(jié)點(diǎn)，因此安裝過(guò)程中的累計(jì)誤差控制至關(guān)重要。

　　從以上的分析可以看到，建筑鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)脆性破壞是可以避免的。而為了防止地震中出現(xiàn)的梁柱節(jié)點(diǎn)脆性破壞現(xiàn)象，研究人員對(duì)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)也作了較大的改進(jìn)，其目的就是使節(jié)點(diǎn)具有更好的延性和強(qiáng)度。在今后的設(shè)計(jì)和施工中，還應(yīng)加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造措施，同時(shí)保證施工質(zhì)量，確保建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗震 安全性能。

　“盈豐鑄鋼專(zhuān)業(yè)鑄造G20Mn5鑄鋼節(jié)點(diǎn)”詳細(xì)介紹

河北吳橋盈豐鑄鋼專(zhuān)業(yè)鑄造25年，鑄造大型鋼結(jié)構(gòu)工程用鑄鋼節(jié)點(diǎn)、索夾索鞍、減震支座等鑄鋼件。鑄鋼節(jié)點(diǎn)一般應(yīng)用于荷載較大、受力復(fù)雜的關(guān)鍵部位，其可靠性直接關(guān)系到整個(gè)工程結(jié)構(gòu)的安全，十分重要。如體育場(chǎng)館、會(huì)展中心、超高層建筑、機(jī)場(chǎng)航站樓、高鐵站等大型民用標(biāo)志性建筑。鑄鋼節(jié)點(diǎn)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.由于鑄鋼節(jié)點(diǎn)的鋼管相貫處是在廠內(nèi)整體澆鑄成型的，可免去相貫線切割及重疊焊縫焊接引起的應(yīng)力集中，使鋼結(jié)構(gòu)受力更加合理，整體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。克服了大量集中焊接造成的應(yīng)力對(duì)整體結(jié)構(gòu)帶來(lái)的不利影響。2.鑄鋼節(jié)點(diǎn)具有良好的適應(yīng)性，可根據(jù)建筑需要生產(chǎn)出具有復(fù)雜外型和內(nèi)腔的節(jié)點(diǎn)，一般鑄鋼節(jié)點(diǎn)為實(shí)心，僅在接口處局部挖空，即使全為空心，也比鋼管或鋼板厚，可按受力狀況采用最合理的截面形狀，從而改善節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力分布，承載能力高、抗變形能力強(qiáng)。3.由于避免了焊縫疊加，使鋼結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔、流暢、制作外形美觀、尺寸準(zhǔn)確，可塑性強(qiáng)，能夠充分表達(dá)建筑師的設(shè)計(jì)思想及對(duì)美關(guān)的需求。4.鑄鋼節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用范圍廣，不受節(jié)點(diǎn)的位置、形狀、尺寸的限制，可以鑄成空間任意形狀，使任何形狀的建筑造型都可以成為現(xiàn)實(shí)，既可用于結(jié)構(gòu)上、中部節(jié)點(diǎn)，也可用于支座節(jié)點(diǎn)。5.由于鑄鋼節(jié)點(diǎn)是在工廠內(nèi)制作完成的，大大的減少了高空作業(yè)的工作量，使整體建筑成本降低，整體工程質(zhì)量提高，并且大大降低了高空作業(yè)對(duì)施工人員帶來(lái)的危害。