ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СТЫКА С ОЧЕРТАНИЕМ МЕАНДРА КОРОБЧАТОЙ КОЛОННЫ ДЛЯ СЕЙСМОСТОЙКОГО РАМНОГО УЗЛА
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СТЫКА С ОЧЕРТАНИЕМ МЕАНДРА КОРОБЧАТОЙ КОЛОННЫ ДЛЯ СЕЙСМОСТОЙКОГО РАМНОГО УЗЛА
DOI:
https://doi.org/10.22337/2587-9618-2026-22-3-112-126Ключевые слова:
стыковое соединение, стальной рамный узел, коробчатое сечение, сейсмика, низкие температуры, сварной шов, ANSYSАннотация
В статье представлены результаты исследования основных параметров нового технического решения, направленного на повышение надежности рамного сейсмостойкого узла колонны коробчатого сечения с ригелем из двутавра. Эффект достигается за счёт уменьшения в узле количества сварных швов и выполнения их в заводских условиях. Суть решения заключается в создании стыка профилей коробчатого сечения с очертанием в виде непрерывной ломаной линии (очертанием меандра) и обжатии его с четырёх сторон соединительными пластинами с помощью сквозных высокопрочных болтов с предварительным натяжением. Данный подход позволяет приварить в полости профиля в заводских условиях внутренние поперечные рёбра жёсткости и устроить в месте стыка рамный узел с ригелем из двутавра, который может быть выполнен как классическим фланцевым соединением, так и соединением из двух тавров. Ранее идеализированная концепция данного узла в составе полного рамного каркаса была проанализирована численным моделированием на сейсмическое воздействие с заключением, что работа стыка эквивалентна работе цельного профиля. Проведён анализ чувствительности напряжённо-деформированного состояния рамного узла с классическим фланцевым соединением к изменению основных параметров стыка с очертанием меандра, среди которых: высота меандра, радиус скругления меандра, толщины фланцев и поперечных рёбер жёсткости, а также количество болтов в ряду, их положение, диаметр и величина предварительного натяжения. На основе полученных данных определены параметры, оказывающие наибольшее влияние на работу узла, и сформулированы рекомендации по его оптимальному конструированию.
Библиографические ссылки
1. Belash T.A. The use of the "flexible floor" effect in buildings of rigid structural systems. Earthquake-resistant construction. Safety of structures = Sejsmostojkoe stroitel'stvo. Bezopasnost' sooruzhenij. 2023;2:45-53. https://doi.org/10.37153/2618-9283-2023-2-45-53 – EDN EQNFVM. (In Russ)
2. 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. 2024:1-9.
https://doi.org/10.1007/s42107-023-00968-9.
3. Vyscrebentseva M.А., Vu Le.Q. Methods of seismic and seismic isolation using special devices. Ingineering journal of Don = Inzhenernyj vestnik Dona. 2019;1(52):148. – EDN NKHMJV. (In Russ)
4. Polyakov V.S., Kilimnik L.S., Cherkashin A.V. Modern methods of seismic protection of buildings = Sovremennye metody sejsmozashchity zdanij. M.: Stroyizdat; 1988. (In Russ)
5. Ostrikov G.M. Steel earthquake-resistant frames of multistorey buildings = Steel earthquake-resistant frames of multistorey buildings. Alma-Ata: Kazakhstan; 1985. (In Russ)
6. Kuznetsov V.V. (eds). Metal structures: in 3 t. T. 2. Steel structures of buildings and structures. The designer's handbook = Steel structures of buildings and structures. The designer's handbook. M.: ASV; 1999. (In Russ)
7. Yoshio F., Mikio M., Shokichi G., Hideo O., Yasuhiko T., Koichi S. et al. Japan, Patent No. JPH09328817A. 1997. Available at: https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/015478447/publication/JPH09328817A?q=pn%3DJPH09328817A
8. Seizaburo A. Japan, Patent No. JP2003227172A. 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. 2003. Available at: https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/027749152/publication/JP2003227172A?q=pn%3DJP2003227172A
9. Chuanxin Z., Hui L., Yuhui D., Yanyong S., Mojun G. China, Patent No. CN215106097U. Novel steel structure beam column rigid connection joint. 2021. Available at: https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/079307897/publication/CN215106097U?q=pn%3DCN215106097U.
10. Shahabeddin T., Rasoul M., Farhad K. Moment-connection between I-beam and built-up square column by a diagonal through plate. Journal of constructional steel research. 2012;70:385-401. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2011.10.017
11. 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;8:6. https://doi.org/10.1007/s41024-022-00253-3
12. Tsutomu A., Yoshihiro F., Katsuhisa N. Japan, Patent No. JPH11117389A. Beam-column joint method of steel frame construction. 1999. Available at: https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/017632120/publication/JPH11117389A?q=pn%3DJPH11117389A
13. Atsuhide Y., Tatsuo Y., Masahiko U., Ryoichi T., Isao S. Japan, Patent No. JP2002188208A. Steel-framed beam-column connecting section structure of box-shaped section column. 2002. Available at: https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/018851133/publication/JP2002188208A?q=pn%3DJP2002188208A
14. Qiang X. China, Patent No. CN217782366U. Steel structure beam-column joint adopting integral H-shaped steel connecting piece. 2022. Available at: https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/083905726/publication/CN217782366U?q=pn%3DCN217782366U
15. Gerzon M.I., Koval G.F., Kovtun-Gorbacheva T.A., Kilievich A.G. Russia. Patent No. 1030507. Moment frame joint section. 1983. Available at: https://yandex.ru/patents/doc/SU1030507A1_19830723/ (In Russ)
16. Haijun Z. China, Patent No. CN217379243U. Joint for steel frame box section column bolt welding and flange connection. 2022. Available at: https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/083089140/publication/CN217379243U?q=CN217379243U
17. Haoxiang Z. China, Patent No. CN206220248U. Steel frame joint structure. 2017. Available at: https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/058790862/publication/CN206220248U?q=pn%3DCN206220248U
18. ANSI/AISC 358-22. Prequalified connections for special and intermediate steel moment frames for seismic applications. URL: https://www.aisc.org/publications/steel-standards/ansiaisc-358/.
19. Akira F., Susumu N., Yasuo W. Japan, Patent No. JP2821095B2. Column-beam connective structure and method therefor. 1999. Available at: https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/027284153/publication/JP2821095B2?q=pn%3DJP2821095B2
20. Shoei I., Kazufumi H. Japan, Patent No. JP3116023B2. Joint device for steel column and steel beam. 2000. Available at: https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/026496821/publication/JP3116023B2?q=pn%3DJP3116023B2
21. Kuniaki S., Shoei I., Eiji M. Japan, Patent No. JPH11148174A. Connecting structure of closed type sectional column and beam. 1999. Available at: https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/018084223/publication/JPH11148174A?q=pn%3DJPH11148174A.
22. Miller D.K. Lessons learned from the Northridge earthquake // Engineering structures. 1998. Vol. 20, Is. 4-6. P. 249-260. https://doi.org/10.1016/S0141-0296(97)00031-X.
23. Trufyakova V.I. (eds.) The strength of welded joints under variable loads = Prochnost' svarnyh soedinenij pri peremennyh nagruzkah. Kiev: Naukova dumka; 1990. (In Russ)
24. Tsai C.-Y., Tsai K.-C., Li C.-H., Wu C.-C., Lin K.-C., Jhuang S.-J. Seismic fracture evaluation of diaphragm joints in welded beam-to-box column moment connections. Earthquake engineering and structural dynamics. 2020;49:1344-1362. https://doi.org/10.1002/eqe.3293.
25. Chen C.-C., Lin C.-C., Tsai C.-L. Evaluation of reinforced connections between steel beams and box columns. Engineering structures. 2004;26(13):1889-1904. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2004.06.017.
26. Jian W., Guang T.W. 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
27. Chen C.H., Lin K.C., Jhuang S.J., Chang H.-Y. Seismic performance evaluation of steel box-column connec-tions with ESW stiffeners. International journal of steel structures. 2020;20:766-776. https://doi.org/10.1007/s13296-020-00321-9.
28. Trufyakova V.I. (eds.) Fatigue of welded joints = Ustatlost' svarnyh soedinenij. Kiev: Naukova dumka; 1973. (In Russ).
29. Kost, Yu., Dmitrieva, T. Butt joint with meander outline for box-section column in frame moment connection for seismic. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 2025, 21(2), 83-98. https://doi.org/10.22337/2587-9618-2025-21-2-83-98
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2026 International Journal for Computational Civil and Structural Engineering
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция — Некоммерческое использование — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
