К вопросу надежности стального рамного узла в сейсмоопасных зонах с пониженными температурами
https://doi.org/10.21285/2227-2917-2024-3-540-555
EDN: JPAPBK
Аннотация
В статье представлен анализ существующих конструктивных решений стальных каркасов с колонной коробчатого сечения и ригелем из двутавра с целью их применения в сейсмоопасных зонах, включая территории с пониженной температурой. Такие решения позволят сооружению воспринимать инерционные силы сейсмического воздействия, сохраняя при этом его несущую способность в течение всего периода эксплуатации. Для решения этой проблемы предлагается использовать стальные рамные узлы, которые можно применять как для всего каркаса здания в целом, так и на отдельных этажах, для создания эффекта «гибкого этажа». Авторами изучены статьи, книги и патенты из России, США, Японии, Китая и Ирана, проведен анализ факторов, снижающих надежность и эксплуатационные характеристики узлов. Выявлено, что главным таким фактором является сварное соединение, которое используется для крепления ригелей к колоннам, поперечных ребер в теле колонны и формированию коробчатого сечения колонны из листов, уголков или швеллеров. Учитывая тот факт, что на территории России присутствуют сейсмоопасные зоны с пониженными температурами, надежность сварного соединения снижается еще сильнее. В то же время, узлы без сварного соединения требуют специальных литых деталей или устройств, что снижает их доступность. В связи с этим ставится задача по разработке новых оригинальных конструктивных решений узлов, удовлетворяющим требованиям надежности и доступности.
Ключевые слова
Об авторах
Ю. С. Кость
Северо-Восточный государственный университет
Россия
Россия
Кость Юрий Сергеевич, аспирант
Author ID: 1138840
685000, г. Магадан, ул. Портовая, д. 13
Т. Л. Дмитриева
Иркутский национальный исследовательский технический университет
Россия
Россия
Дмитриева Татьяна Львовна, д.т.н., доцент, заведующий кафедрой механики и сопротивления материалов
Author ID: 312501
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Список литературы
1. Поляков В.С., Килимник Л.Ш., Черкашин А.В. Современные методы сейсмозащиты зданий. М.: Стройиздат, 1988. 320 с.
2. Выскребенцева М.А., Ву Ле.К. Методы сейсмогашения и сейсмоизоляции с применением специальных устройств // Инженерный вестник Дона. 2019. № 1 (52). С. 1–20. EDN: NKHMJV.
3. Белаш Т.А. Использование эффекта «гибкого этажа» в зданиях жестких конструктивных систем // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2023. № 2. С. 45–53. https://doi.org/10.37153/2618-9283-2023-2-45-53. EDN: EQNFVM.
4. Ujwal M.S., Kumar G.S., Sathvik S., Ramaraju H.K. Effect of Soft Story Conditions On the Seismic Performance of Tall Concrete Structures // Asian Journal of Civil Engineering. 2024. Vol. 25. P. 3141–3149. https://doi.org/10.1007/s42107-023-00968-9.
5. Остриков Г.М., Максимов Ю.С. Стальные сейсмостойкие каркасы многоэтажных зданий. Алма-Ата: Казахстан, 1985. 120 с.
6. Пат. № 1030507, СССР, E04B 1/24, E04B 1/58. Узел рамного каркаса / М.И. Герзон, Г.Ф. Коваль, Т.А. Ковтун-Горбачева, А.Г. Килиевич; заявитель и патентообладатель Государственный проектный институт Днепропроектстальконструкция. Заявл. 29.03.1982; опубл. 23.07.1983.
7. Труфяков В.И. Усталость сварных соединений. Киев: Наукова думка, 1973. 216 с.
8. Wu Jian, Tong Wei Guang Experimental Seismic Behavior of RHS Column-To-I Beam Connection with Additional Plates // Iranian Journal of Science and Technology Transactions of Civil Engineering. 2022. Vol. 46. Р. 2053–2065. https://doi.org/10.1007/s40996-021-00770-0.
9. Pat. № JPH09328817A, Japan, B23K9/00, E04B1/24, E04C3/32. Reinforcing Construction of Joint Sectionand Manufacturing of Pipe-Like Body Used Therefor / F. Yoshio, M. Mikio, G. Shokichi, O. Hideo, T. Yasuhiko, S. Koichi, S. Kenji; applicant and the patent holder Ohbayashi Corp, Nittetsu Column KK; appl. 11.06.1996; publ. 22.12.1997.
10. Pat. № JP2002188208A, Japan, E04B1/24, E04B1/58. Steel-Framed Beam-Column Connecting Section Structure of Box-Shaped Section Column / Y. Atsuhide, Y. Tatsuo, U. Masahiko, T. Ryoichi, S. Isao; applicant and the patent holder H. Atsuhide, Tomoe Corp.; appl. 18.12.2000; publ. 05.07.2002.
11. Pat. № JP2003227172A, Japan, B23K25/00, B23K9/00. Manufacturing Method of Box-Shaped Cross Section Steel Column Material with Built-In Diaphragm, and Building Iron Frame Column and Beam Joint Part Using the Box-Shaped Cross Section Steel Column Material with The Built-In Diaphragm Manufactured by The Manufacturing Method / A. Seizaburo; applicant and the patent holder Nippon Steel Corp.; appl. 05.02.2002; publ. 15.08.2003.
12. Pat. № JPH11117389A, Japan, E04B1/24. Beam-Column Joint Method of Steel Frame Construction / A. Tsutomu, F. Yoshihiro, N. Katsuhisa; applicant and the patent holder OHBAYASHI Corp.; appl. 14.10.1997; publ. 27.04.1999.
13. Pat. № JP2821095B2, Japan, E04B1/24. Column-Beam Connective Structure and Method Therefor / F. Akira, N. Susumu, W. Yasuo; applicant and the patent holder Daiwa House Ind, Dai Ichi High Frequency CO LTD; appl. 22.12.1994; publ. 05.11.1998.
14. Pat. № JP3116023B2, Japan, E04B1/24, E04B1/58. Joint Device for Steel Column and Steel Beam / I. Shoei, H. Kazufumi; applicant and the patent holder ITO Shoei, H. Kazufumi; appl. 07.08.1997; publ. 11.12.2000.
15. Pat. № JPH11148174A, Japan, E04B1/24, E04B1/58. Connecting Structure of Closed Type Sectional Column and Beam / S. Kuniaki, I. Shoei, M. Eiji; applicant and the patent holder Arutesu KK; appl. 18.11.1997; publ. 02.06.1999.
16. Pat. № CN217379243U, China, E04B1/24, E04B1/58. Joint for Steel Frame Box Section Column Bolt Welding and Flange Connection / Z. Haijun; applicant and the patent holder Z. Haijun; appl. 27.05.2022; publ. 06.09.2022.
17. Pat. № CN206220248U, China, E04B1/24, E04B1/58. Steel Frame Joint Structure / Z. Haoxiang; applicant and the patent holder Shenzhen A+E Design CO LTD; appl. 22.11.2016; publ. 06.06.2017.
18. Pat. № CN215106097U, China, E04B1/24, E04B1/58. Novel Steel Structure Beam Column Rigid Connection Joint / Z. Chuanxin, L. Hui, D. Yuhui, S. Yanyong, G. Mojun; applicant and the patent holder China IPPR INT Engineering CO LTD; appl. 14.12.2020; publ. 10.12.2021.
19. Pat. № CN217782366U, China, E04B1/24, E04B1/58, E04C3/04, E04C3/32. Steel Structure Beam-Column Joint Adopting Integral H-Shaped Steel Connecting Piece / X. Qiang; applicant and the patent holder Hangzhou Jiurong Arch Design Studio; appl. 15.08.2022; publ.11.11.2022.
20. Zhiwei Zhang, Dong Li, Huajie Wang, Songling Li, Hongliang Qian, Yanhua Bi [et al.] Static and Seismic Experimental Study of Novel Prefabricated Beam-Column Joints with Elongated-Hole Brackets // International Journal of Steel Structures. 2024. Vol. 24. P. 118–131. https://doi.org/10.1007/s13296-023-00804-5.
21. Torabian S., Mirghaderi S.R., Keshavarzi F. Moment-Connection Between I-Beam and Built-Up Square Column by A Diagonal Through Plate // Journal of Constructional Steel Research. 2012. Vol. 70. P. 385–401. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2011.10.017.
22. Peykari K., Najafgholipour M.A. Behavior of Steel Beam to Built-Up Box Column Moment Connections with Vertically Stiffened Panel Zone // Journal of Building Pathology. 2023. Vol. 8. Р. 1–21. https://doi.org/10.1007/s41024-022-00253-3.
23. Труфяков В.И. Прочность сварных соединений при переменных нагрузках. Киев: Наукова думка, 1990. 255 с.
24. Miller D.K. Lessons Learned from The Northridge Earthquake // Engineering Structures. 1998. Vol. 20. Iss. 4–6. P. 249–260.
25. Cheng-Chih Chen, Chun-Chou Lin, Chia-Liang Tsai Evaluation of Reinforced Connections Between Steel Beams and Box Columns // Engineering Structures. 2004. Vol. 26. Iss. 13. P. 1889–1904. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2004.06.017.
26. Jiaming Li, Haoran Yu, Weibin Li, Weijia Cheng Seismic Performance of Welded Steel Beam-To-Column Connections with Initial Weld Defects // International Journal of Steel Structures. 2022. Vol. 22. Р. 566–584. https://doi.org/10.1007/s13296-022-00591-5.
27. Satoshi Yamada, Yuko Shimada, Takanori Ishida, Yuka Matsumoto, Jun Iyama, Hiroumi Shimokawa [et al.] Experimental Study of the Ductility of a Submerged Arc Welded Corner Joint in A High-Performance Steel Built-Up Box Column // International Journal of Steel Structures. 2020. Vol. 20. Р. 1454–1464. https://doi.org/10.1007/s13296-020-00379-5.
28. Chui-Hsin Chen, Ker-Chun Lin, Sheng-Jhih Jhuang, Heui-Yung Chang Seismic Performance Evaluation of Steel Box-Column Connections with ESW Stiffeners // International Journal of Steel Structures. 2020.Vol. 20. Р. 766–776. https://doi.org/10.1007/s13296-020-00321-9.
29. Ching-Yi Tsai, Keh-Chyuan Tsai, Chao-Hsien Li, Chung-Che Wu, Ker-Chun Lin, Sheng-Jhih Jhuang Seismic Fracture Evaluation of Diaphragm Joints in Welded Beam-To-Box Column Moment Connections // Earthquake Engineering and Structural Dynamics. 2020. Vol. 49. Iss. 13. Р. 1344–1362. https://doi.org/10.1002/eqe.3293.
30. Tusnina O.A., Danilov A.I. The Stiffness of Rigid Joints of Beam with Hollow Section Column // Magazine of Civil Engineering. 2016. Iss. 4 (64). P. 40–51. https://doi.org/10.5862/MCE.64.4 EDN: WWPEYH.
Рецензия
Для цитирования:
Кость Ю.С., Дмитриева Т.Л. К вопросу надежности стального рамного узла в сейсмоопасных зонах с пониженными температурами. Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2024;14(3):540-555. https://doi.org/10.21285/2227-2917-2024-3-540-555. EDN: JPAPBK
For citation:
Kost Yu.S., Dmitrieva T.L. On the reliability of steel frame joints in earthquake zones exposed to low temperatures. Izvestiya vuzov. Investitsii. Stroitelstvo. Nedvizhimost. 2024;14(3):540-555. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/2227-2917-2024-3-540-555. EDN: JPAPBK
Просмотров:
85
Послать статью по эл. почте 