水平加劲肋和节点域

​ 在处理新型结构体系梁柱连接时，必然会涉及到节点域和水平加劲肋。节点域该如何进行计算?为什么要施加水平加劲肋?加劲肋尺寸又该如何选取?

​ 在陈绍蕃《钢结构设计原理》10.4.4节中有讲这几个问题，先提炼几个关键点：

1）理论上柱腹板和翼缘足够厚时，是可以不设置水平加劲肋的；

2）水平加劲肋的目的是防止柱腹板屈服、屈曲以及柱翼缘破坏；

3）节点域验算和水平加劲肋厚度并没有关系。

水平加劲肋

​ 首先来看一下如果不设置加劲肋会是一个什么样的情形。柱腹板强度验算采用的是和梁受压翼缘等强计算。也就是说梁翼缘不宜过厚，否则柱腹板会很厚。不过会有一个疑问是梁翼缘上的荷载怎么扩展到了柱腹板上去。或者说有一个扩散区域的概念。在《钢结构设计标准》中这一扩散长度称之为假定分布长度： $$b_\text{e}=t_\text{f}+5h_\text{y}$$ 那么相应的，在新型剪力墙中负一区格这部分压力再次传递到负二区格时就将再次扩散，也就是说对于负二区格验算时，假定分布长度将再次扩大。相应对于柱腹板厚度要求也下降。

​ 柱翼缘厚度也是采用了等强原则，不过有一个很奇怪的公式： $$t_\text{c}\geq0.4\sqrt{A_\text{ft}f_\text{b}/f_\text{c}}$$ 同样的，也就是说如果梁受拉翼缘很厚，柱翼缘厚度也得很厚。

​ 如果设置了水平加劲肋，一方面在等强计算时加劲肋截面积也会包括进去，另一方面对于柱腹板稳定也会有所帮助。不过如何计算加劲肋厚度，这一本书中仅仅是指出“某论文研究表明，非抗震设计时水平0.5倍梁翼缘厚度的的加劲肋就足够防止腹板屈服和屈曲了”。

​ 显然，由于扩散作用，对于负二、负三等区格，是有可能不需要采用水平加劲板的。在《高钢规》中明确“框架梁与柱刚性连接时，应在梁翼缘的对应位置设置水平加劲肋(隔板)。”。不过如果是新型剪力墙，除了因为楼板抗剪需要设置外，对于负二、负三等区格，在满足计算要求情形下是否需要设置其实是可以探讨的。

​ 这里为什么忽略了屈曲的问题，是因为我觉得书中推导是有一定问题的。所以留待后续再去理解。

节点域

​ 一开始一直不大明白节点域是怎么回事，直到去研究了钢筋锚固的问题。其实也简单，就是说可以把实际钢结构从空间上分为梁、柱、节点域等部分来验算，各部分不重合。不同于杆系结构有限元或结构力学，节点域是有实际范围的。而通常我们构件验算时无论是轴压、受弯或压弯构件都不涉及这部分。只是说节点域这个方方正正的区域不像梁、柱那样比较清晰分析内力及验算。看起来目前规范里也就对这部分的水平抗剪有所涉及。假象一下下图中图2所示极端情形，此时梁翼缘对节点域上下两端分别施加水平荷载，节点域内部就只有柱翼缘抗剪，就有很大可能发生破坏。

图1	图2

如果是新型剪力墙结构，那么各节点域区格会分配到不同的剪力，相应对板厚也会有不同的需求。

也就是说加劲肋也不是随便添加就可以了，而需满足一定尺寸要求。

更新于2020年4月14日 星期二 天气多云