河北吴桥盈丰钢结构铸钢件制造有限公司

铸钢厂家就焊接节点产生脆性破坏进行研究分析

焊接抗弯框架钢结构一向被认为具有构造简单、施工方便、形式多样及良好的塑性变形能力和抗震性能等优点。然而经过地震后，表面上看来并无因节点破坏而导致钢结构的直接破坏或倒塌，甚至一些处于中等强度地震区的建筑结构看上去丝毫无损。经研究表明，大范围的节点脆性破坏确实已经发生，破坏程度由细小的微裂纹到完全的柱截面断裂不等。甚至完全丧失了承载力。铸钢节点一些建筑的破坏情况严重到在一层或几层的所有抗弯节点全部断裂，并出现了显著的永久性侧向位移。这些观察结果改变了结构工程领域对这种常规钢结构节点的设计和施工方法的认识，人们对现行钢抗弯框架的焊接节点的设计和施工方法提出了疑问，开始怀疑这些节点在地震作用下是否具有足够的安全度。

钢结构连接主要有内隔板式、外隔板式和内隔板式3种，普遍适用第3种连接。在大量的地震中，内外隔板式梁柱节点的脆性破坏都是从焊缝端部的焊趾开始。同时，试验表明梁体的翼缘在靠近节点焊缝处的应力分布极其不均匀。根据试验绘制的翼缘应力分布图，铸钢节点靠近焊缝处梁体中轴线处的应力小，边缘的应力大；距离节点焊缝距离越远应力分布图也可以看出梁的翼缘上的应力分布，即边缘应力大，中间应力小。梁翼缘处出现这种应力分布情况，主要是由于梁腹板对翼缘的嵌固作用导致梁边缘部位的应变小于中轴线的。

在地震作用下，由于这种应力分布的不均匀性，梁将首先从边缘进入塑性状态。同时由于钢材的应变硬化效应，在中轴线处梁翼缘达到屈服应力并刚刚形成塑性铰或还没有形成塑性铰之前，边缘处的应力可能已经达到了钢材的极限强度或焊缝的破坏应力。产生裂纹。另外在梁腹板与柱连接处没有竖向加劲肋，由于柱翼缘平面外的弯曲变形使得梁腹板承受的弯矩减小，引起梁翼缘应力增加。因此在塑性变形很小的情况下，节点就发生了破坏。

应对措施1、加强节点连接强度

（1）、对于焊接节点，施工时应按照国家规范的规定，对焊接材料、焊接方法、焊后热处理进行评定；焊接时保证焊缝质量，消除气孔、熔渣和未熔合缺陷，一旦有缺陷要及时清除后再焊，避免引起接头强度和延性的下降；且根据受力情况要对焊缝进行必要的强度验算。

（2）、在地震时因为支座锚栓小而被拉断，螺栓抗剪强度不足被剪断、杆端拉断等造成节点破坏也是震害的主要现象。螺栓连接的施工质量直接影响着整个结构的安全。对于螺栓连接副，一定要按照国家规范在施工前进行检验和复验，合格后才能进行安装施工

2、采用新型节点

（1）、采用狗骨式节点。狗骨式节点是近年来研究的一种节点形式，目前已在工程中得到广泛应用。其设计理念是以不显著降低框架的梁强度为前提，对梁翼缘进行适应削弱，在强震的作用下迫使塑性铰在偏离节点根部的位置形成，铸钢节点从而起到保护节点的目的。但是由于这种节点在施工中对梁翼缘施焊时要用到焊接垫板，加之翼缘焊根处常出现未焊透的现象，因而在垫板与柱之间会出现”人工裂纹”。这条裂纹往往是强震作用下节点开裂的起点。所以在施工时要充分注意焊接质量。

（2）、采用托座式节点。托座式节点是一种改进方案，用两个托座分别将梁的上下翼缘和柱翼缘连接起来，而托座与梁翼缘则可通过焊接、铆接或螺栓连接起来。这种节点的塑性铰出现在梁上，比普通的焊接节点表现出更好的延性，但工程造价相对较高。

（3）、采用铸钢节点。铸钢节点是根据钢管直接汇交而成的形状制模经浇铸成形的节点，整体性和强度均得到增强。铸钢节点铸钢节点与相连钢管需要现场组对、焊接，每个铸钢节点的安装精度都直接影响到与之相连的钢管的安装和另一头相连的铸钢节点，因此安装过程中的累计误差控制至关重要。

从以上的分析可以看到，建筑钢结构的节点脆性破坏是可以避免的。而为了防止地震中出现的梁柱节点脆性破坏现象，研究人员对节点的设计也作了较大的改进，其目的就是使节点具有更好的延性和强度。在今后的设计和施工中，还应加强节点的构造措施，同时保证施工质量，确保建筑钢结构的抗震 安全性能。