狗骨式(RBS)節點在現代建築中的應用情況如何?
梁翼緣削弱式的節點有著不錯的延性,但是相對應的 承載力會有一點下降。請問在現代建築結構為了抗震需求,這種狗骨式延性節點的應用狀況如何
先說答案:目前國內外對於RBS節點的態度是:呼聲很高,美國有一定的應用,國內鮮有應用;個人認為未來的發展中,RBS節點會有一定的應用前景,但不會有大規模的推廣。
再逐條解釋原因:
(1) 呼聲很高的原因:能提出這樣專業的問題,題主應該對國內外鋼框架節點的研究歷史有一定的了解。1994年北嶺地震後,學者們對鋼結構節點的改進形式提出了很多方案,早在1990年就已形成雛形的RBS節點很快引起學者和工程師們的關注,隨後,大家對RBS節點開展了很多研究。由於北嶺地震中節點的脆性斷裂問題,大家在研究中的關注點集中在延性上;而研究中發現合理設計、並且沒有焊縫質量問題的RBS節點可以實現削弱段形成塑性鉸耗能,提高節點的延性。所以學者們對使用這一節點的呼聲很高。
(2) 美國有一定的應用的原因:上述呼聲由美國的SAC Joint項目最先發出,在FEMA的資助下這一項目開展了很多的研究,最終在AISC-358中給出了可以在抗震設計中直接應用的RBS節點構造形式。由於北嶺地震後,在美國比較重要的鋼框架抗震設計中對於節點延性有強制要求,工程師們要麼選擇在AISC-358中找一種節點用,要麼就做試驗驗證一下用的節點延性足夠,作為AISC-358中的節點形式之一,RBS在近年的美國結構設計中佔據了三分天下(題外話:另外兩個佔三分天下的是WUF-W節點和螺栓節點)。
(3) 國內鮮有應用的原因:國內也有一些學者開展了對於RBS節點的研究,但目前基本沒有應用。主要原因有兩個。第一,國內沒有相關的規範可以指導RBS節點的使用,雖然抗震規範和高鋼規中提出了推薦構造,部分研究中也提出了一些設計建議,但缺少詳細系統的設計方法;第二,靠切削截面來讓結構更安全這件事情,在目前的環境下工程師基本說服不了甲方。
(4) RBS未來會有一定的應用前景的原因:目前國內外的學者和工程師已經達成了一個共識,即傳統節點存在地震中出現脆斷的問題、抗震設計中需要採用新的節點形式。目前延性良好的節點形大部分屬於加強型的,基本上只有RBS屬於削弱型的(還有其他不常見的削弱形式);而加強型節點存在一個建築師不喜歡的問題,就是要佔據一部分構件外的空間、可能影響建築的使用功能。如果建築師不允許節點中有露出構件的部分、又需要使用改進型節點進行抗震設計,那麼RBS是少數符合要求的構造形式之一。
(5) 不會有大規模的推廣的原因: 社會層面上,個人感覺相當長的一段時間內,工程師說服不了甲方這一情況很難緩解;經濟層面上,RBS節點實際上沒有充分利用梁強度、造成了一定量的浪費;技術層面上,RBS實際上犧牲了一部分節點強度儲備來實現延性,相比之下,翼緣板加強節點、蓋板加強節點等構造形式則可以在提高節點延性的同時提高節點強度儲備,所以如果不是只關注節點延性問題,RBS節點並沒有明顯的優勢。
最後說句題外話,查文獻過程中看到了這麼專業的問題,忍不住想回答一下,所以剛剛註冊了這個知乎賬號。
樓上大神回答的基本很詳細了,目前的應用狀況也確實如此。我是去年12畢業的專碩,畢業論文研究領域就是鋼框架削弱型節點,我自己隨便說點吧(當然,肯定不會像樓上那麼專業正確)。 最近幾年實驗研究RBS節點最多的是青島理工大學的郁有升,王建等人,你可以去知網上查到他們的論文,最新的好像是2014年的,從他們的論文可以看出,目前這類節點的研究在我國還很初步,我國規範&<多,高層鋼結構節點構造詳圖&>里推薦使用的是削弱和加強並用型節點,只使用削弱來提高抗震這個很難說服不了解這種節點的人,除非有規範的明文規定,所以說RBS要廣泛應用是需要很長一段時間的,至少我個人認為未來十年內都沒法推廣使用,即使這種節點的優越性很明顯。當然了,這種節點的缺點也是比較明顯的,比如RBS節點的削弱區域是圓弧形,這個施工精度要求高且複雜,且切割邊的材質容易變脆,梁翼緣被削弱後容易失穩,這個是在實驗中發現的。
我在寫論文的時候也想過,這種節點在我國的應用是否現實,從我國目前的研究來看還是不現實的,畢竟研究還太少,缺乏更多相關理論支撐,它自身存在的缺陷也沒有得到很好的改進,無法形成規範,所以說這種節點要廣泛應用還有很長的路。
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