1994年1月17日發(fā)生在美國加州圣費(fèi)南多谷地的北嶺地震和正好一年后1995年1月17日發(fā)生在日本兵庫縣南部地區(qū)的阪神地震是兩次陸域型強(qiáng)震，都導(dǎo)致了焊接鋼框架梁-柱附性連接節(jié)點(diǎn)的廣泛破壞。震后兩國進(jìn)行了大量的調(diào)查和研究，揭示了破壞的原因，在此基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)鋼框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的技術(shù)措施。
1.抗震加固公司認(rèn)為：鋼框架破壞的情況主要集中在梁柱混合連接節(jié)點(diǎn)上，以梁柱混合連接為主要對(duì)象。混合連接是一種現(xiàn)場連接，其中梁翼緣與柱用全熔透坡口對(duì)接焊縫連接，梁腹板通過連接板與柱用高強(qiáng)度螺栓連接。美國慣常采用焊接工字形柱，箱形柱僅在一個(gè)方向組成剛架時(shí)采用工字形柱。在梁翼緣連接處，工字形柱腹板上要設(shè)置加勁肋，在箱形柱中則要設(shè)置隔板。
2.在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)上，兩國都采用彎矩由翼緣連接承受和剪力由腹板連接承受的設(shè)計(jì)方法，當(dāng)梁翼緣承受的彎矩小于截面總彎矩的70％或梁腹板承受的彎矩大于截面總彎矩的30％時(shí)，要將梁腹板與連接板的角部用角焊縫焊接。腹板螺栓連接應(yīng)按保有耐力即框架達(dá)到塑性階段時(shí)的承載力設(shè)計(jì)，螺栓應(yīng)設(shè)置2-3列，也是為了考慮腹板可能承受的的彎矩。梁翼緣處的柱加勁肋，根據(jù)傳力的需要由計(jì)算確定，其截面較小。
3.鋼框架梁-柱連接在50年代多采用鉚釘連接，60年代逐步改用高強(qiáng)度螺栓連接。為了評(píng)估栓焊混合連接的有效性，曾進(jìn)行過一系列試驗(yàn)，這種由翼緣焊縫抗彎和腹板螺栓連接抗剪的節(jié)點(diǎn)，但大量試驗(yàn)表明，塑性轉(zhuǎn)角的試驗(yàn)結(jié)果很離散，且出現(xiàn)了早期破壞，總的說來性能很不穩(wěn)定。對(duì)設(shè)計(jì)方法和連接構(gòu)造要進(jìn)行改進(jìn)進(jìn)行了以了解震前節(jié)點(diǎn)的變形響應(yīng)和修復(fù)性能為目的的足尺試驗(yàn)和改進(jìn)后的節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)。對(duì)北嶺地震前通常做法的節(jié)點(diǎn)及破壞后重新修復(fù)節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)表明全部試驗(yàn)都觀察到了與現(xiàn)場裂縫類似的早期裂縫，試驗(yàn)的特性曲線亦與以前的試驗(yàn)結(jié)果相同，梁的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力平均為0.05弧度，是SAC經(jīng)過研究后確定的目標(biāo)值0.03弧度的1／6，說明北嶺地震前鋼框架節(jié)點(diǎn)連接性能很差，這與地震中的連接破壞是吻合的。而且破壞前沒有看或很少看到有延性表現(xiàn)，與設(shè)想能發(fā)展很大延性e6鋼框架設(shè)計(jì)意圖是違背的。焊接鋼框架節(jié)點(diǎn)的破壞，主要發(fā)生在梁的下翼緣，而且一般是由焊縫根部萌生的脆性破壞裂紋引起的。裂紋擴(kuò)展的途徑是多樣的，由焊根進(jìn)入母材或熱影響區(qū)。一旦翼緣壞了，由螺栓或焊縫連接的剪力連接板往往被拉開，沿連接線由下向上擴(kuò)展。最具潛在危險(xiǎn)的是由焊縫根部通過柱翼緣和腹板擴(kuò)展的斷裂裂縫。
4.大量的是用超聲波探傷等方法才能發(fā)現(xiàn)的不可見裂紋。裂紋在上翼緣和下翼緣之間出現(xiàn)的比例為1：5-1：20，在焊縫和母材上出現(xiàn)的比例約為1：10到1：100.一般認(rèn)為，混凝土樓板的組合作用減小了上翼緣的破壞，也有人認(rèn)為上翼緣焊縫根部不象下翼緣那樣位于梁的最外側(cè)，因此焊根中引起的應(yīng)力較低，減少了上翼緣破壞的概率地震中幾種主要連接破壞形式作了歸納，由下翼緣焊縫根部開始出現(xiàn)的這樣或那樣的破壞，最多的是沿焊縫金屬的邊緣破壞，另有沿柱翼緣表面附近裂開的剝離破壞，也有沿腹板板切角端部開始的梁翼緣斷裂破壞，或從柱翼緣穿透柱腹板的斷裂破壞。
5.地震不會(huì)使鋼框架房屋倒塌，也沒有因鋼框架節(jié)點(diǎn)破壞引起人身傷亡，但使業(yè)主和保險(xiǎn)公司支付了大量的修復(fù)費(fèi)用。因鋼結(jié)構(gòu)相對(duì)于其它結(jié)構(gòu)的震害較少，除新發(fā)現(xiàn)了鋼柱脆斷或柱腳拔起外，鋼框架節(jié)點(diǎn)的破壞主要表現(xiàn)在扇形切角工藝孔部位，但因結(jié)構(gòu)體被內(nèi)外裝修所隱蔽，一般業(yè)主、設(shè)計(jì)或施工人員對(duì)此震害調(diào)查不太積極，對(duì)鋼框架系統(tǒng)震害的調(diào)查遇到一定困難。僅管如此，
6.對(duì)于混合連接的研究，建筑處于低潮機(jī)會(huì)結(jié)合自屏蔽電弧焊的出現(xiàn)和應(yīng)用，隨著高層、超高層和大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑的增多，梁柱截面增大，若采用過去的梁懸臂段形式，由于運(yùn)輸尺寸上的限制，懸臂長度大致不能超過1m；另一方面，由于梁翼緣板厚增大，拼接螺栓增多，結(jié)果梁端至最近螺栓的距離只有500mm左右，截面受到很大削弱，對(duì)保證梁端塑性變形很不利。這樣，在大型鋼結(jié)構(gòu)工程中，現(xiàn)在較多采用梁與柱的混合連接。是采用箱形柱時(shí)的混合連接示意圖梁翼緣與箱形柱隔板直接焊接.地震前梁端翼緣焊縫處的破壞幾乎都是在梁下翼緣從扇形切角工藝孔端開始的，沒有看到象在地震中出現(xiàn)的沿焊縫金屬及其邊緣破壞的情況。
