抗側(cè)力體系中的焊接襯板(Backing)有的需要切除,有的可以被保留在原處,有的有必要加強,但AISC抗震規(guī)程對此沒有明確、具體的規(guī)定。

一般說來,襯板的存在會影響T形連接和角部連接的應力流,當橫向受力時,切口會引發(fā)應力集中,對連接的安全性產(chǎn)生不利影響。但對接焊縫(拼接)處的襯板不會引起橫向應力流,也不出現(xiàn)切口,該處襯板可不作處理。

梁翼緣與柱翼緣間的坡口焊縫因為留下的襯板和柱翼緣之間缺乏熔化面,將產(chǎn)生應力集中和切口效應,焊縫在焊根處(焊縫背面與母材的交接處)即使熔化均勻、良好,也會在該處出現(xiàn)虛焊的漏病,這種紕漏由于焊根的存在而可能產(chǎn)生更嚴重的切口效應。

下翼緣處與上翼緣處相比,將襯板留在原處的話情況是較嚴重的,因為下翼緣坡口應力集中出現(xiàn)在二階應力的最大作用點,梁翼緣外側(cè)纖維的焊根處。在梁翼緣與柱翼緣相交處,用0.3125in.(8mm)厚的角焊縫加強,可有助于減小梁翼緣與柱翼緣呈直角相交處的應力集中。

梁上、下翼緣與柱的連接處,應力/應變的情況是不同的。襯板在柱截面產(chǎn)生的應力/應變和切口效應,上翼緣水平低于下翼緣水平,因此上翼緣處不需要將襯板切除,只需用角焊縫將存在的切口封閉,使原來的外切口成為內(nèi)切口,即可降低切口效應。

連續(xù)板(即傳遞梁翼緣力的柱加勁肋)與柱翼緣間的應力/應變水平與梁翼緣、柱翼緣連接處相比有很大差異,因此,此處的襯板不需要切除。在襯板下方增焊角焊縫,使原來的外切口成為內(nèi)切口,可降低切口效應。

若將襯板切除,無論是否熔化,都要求用碳弧氣刨噴吹焊縫金屬至完好,將焊根連接處可能存在的缺陷清除掉,消除焊根處的應力集中。因此,將非可熔性襯板移除時也必須遵循上面的做法。

梁翼緣與柱連接處的襯板采用搭焊,應位于焊縫坡口以內(nèi)。在梁下側(cè)的搭焊或角焊縫,采用襯板時會將應力引向襯板,增加襯板/柱翼緣界面的切口效應。此外,梁翼緣上的搭焊或角焊縫的焊趾(焊縫表面與母材交界處)可能成為梁翼緣上應力集中和裂縫的引發(fā)點。

*譯注:美國和日本在1994北嶺地震和1995阪神地震后,對鋼框架下翼緣的梁柱連接都規(guī)定了要切除襯板和氣刨清根,但在本文中,AISC答讀者問欄目中雖強調(diào)了下翼緣梁柱連接切除襯板的重要性,但也提出可用角焊縫封閉襯板邊緣,并建議角焊縫厚度應取8mm, 使外切口成為內(nèi)切口,可降低切口效應。我國早在2001年的抗震規(guī)范中,就從國情出發(fā)規(guī)定了下翼緣焊接襯板應采用角焊縫封閉,但由于當時缺乏經(jīng)驗,提出角焊縫厚度應不小于6mm。參考本文,提議將下翼緣角焊縫的襯板邊緣用角焊縫封閉時,最小厚度是否可由6mm改為8mm,上翼緣襯板邊緣由原來的不作處理改為用不小于6mm的角焊縫封閉,傳遞梁翼緣內(nèi)力的加勁肋襯板邊緣也宜用6mm的角焊縫封閉,以確保安全。文中提出的建議僅供參考。

原載美國鋼結(jié)構(gòu)學會Modern Steel Construction雜志,2017年第2期。

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T形連接和角部連接時應力流改變方向,襯板出現(xiàn)橫向切口

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構(gòu)件拼接時的應力流是平行的,襯板邊緣也沒有橫向切口。