焊接技术起源范文

导语：如何才能写好一篇焊接技术起源，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

【关键词】激光焊接技术；原理；应用

一、激光焊接技术的基本原理

激光焊接就是以激光为热源进行的焊接。激光是一束平行的光，用抛物面镜或凸透镜聚光，可以得到高的功率密度。与电弧焊接的功率密度102～104kw/cm比较，聚集的激光束可以得到105～108kw左InZ的功率密度。用功率密度高的热源进行焊接，可以得到熔深较大的焊缝。激光焊接可以得到与电子束焊接同样熔深的焊缝。激光焊接可使表面温度迅速上升，激光照射完后迅速冷却，可以进行熔融或非熔融的表面处理。当功率密度大于103kw/c耐时，可进行熔深较大的焊接。这时，在大气中熔融金属容易被氧化。因此，要用Ar、He、CO，等气体密封焊接部位。尤其是提高功率密度时，瞬间从光束中熔融金属被排出，这时若辅以高压气体吹扫，可促进熔融金属排出，适宜进行开孔或切断。激光焊接最大的特点是选择适合的焊接材料和功率密度，可以得到稳定的焊接形态。激光焊接有两种基本方式：传导焊与深熔焊。这两种方式最根本的区别在于：前者熔池表面保持封闭，而后者熔池则被激光束穿透成孔。传导焊对系统的扰动较小，因为激光束的辐射没有穿透被焊材料，所以，在传导焊过程中焊缝不易被气体侵人；而深熔焊时，小孔的不断关闭能导致气孔的产生。传导焊和深熔焊方式也可以在同一焊接过程中相互转换，由传导方式向小孔方式的转变取决于施加于工件的峰值激光能量密度和激光脉冲持续时间。激光脉冲能量密度的时间依赖性能够使激光焊接在激光与材料相互作用期间由一种焊接方式向另一种方式转变，即在相互作用过程中焊缝可以先在传导方式下形成，然后再转变为小孔方式。可以调节激光焊接过程中各因素相互作用的程度，使得小孔建立以后能够在脉冲间歇阶段收缩，从而减小气体侵入的可能性，降低气孔产生的倾向。

二、激光焊接技术的应用领域

（1）制造业领域。20世纪80年代后期，千瓦级激光器成功应用于工业生产，而今激光焊接生产线已大规模出现在汽车制造业，成为汽车制造业突出的成就之一。90年代美国通用、福特和克莱斯特公司竟相将激光焊接引入汽车制造，尽管起步较晚，但发展很快。日本的本田和丰田汽车公司在制造车身覆盖件中都使用了激光焊接和切割工艺，高强钢激光焊接装配件因其性能优良在汽车车身制造中使用的越来越多。（2）粉末冶金领域。随着科学技术的不断发展，许多技术对材料有特殊要求，应用冶铸方法制造的材料已不能满足需要。由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造优点，在某些领域如汽车、飞机、工具刃具制造业中正在取代传统的冶铸材料，随着粉末冶金材料的日益发展，它与其它零件的连接问题显得日益突出，使粉末冶金材料的应用受到限制。在20世纪80年代初期，激光焊以其独特的优点进入粉末冶金材料加工领域，为粉末冶金材料的应用开辟了新的前景，如采用粉末冶金材料连接中常用的钎焊方法焊接金刚石，由于结合强度低，热影响区宽特别是不能适应高温及强度要求高而引起钎料熔化脱落，采用激光焊接可以提高焊接强度以及耐高温性能。（3）电子工业领域。激光焊接在电子工业中，特别是微电子工业中得到了广泛的应用。由于激光焊接热影响区小，加热集中迅速、热应力低，因而正在集成电路和半导体器件壳体的封装中，显示了独特的优越性，在真空器件研制中，激光焊接也得到了应用，。传感器或温控器中的弹性薄壁波纹片其厚度在0.05～0.1mm，采用传统焊接方法难以解决，电弧焊容易焊穿，等离子焊稳定性差，影响因素多，而采用激光焊接效果很好。（4）生物医学领域。生物组织的激光焊接始于20世纪70年代，Klink等及Jain用激光焊接输卵管和血管的成功及显示出来的优越性，使更多研究者尝试焊接各种生物组织，并推广到其它组织的焊接。有关激光焊接神经方面，目前国内外的研究主要集中在激光波长、剂量及对功能恢复及激光焊料选择等方面，刘铜军在激光焊接小血管及皮肤等基础研究的基础上又对大白鼠胆总管进行了焊接研究。激光焊接方法与与传统的缝合方法比较，激光焊接具有吻合速度快，愈合过程中没有异物反应，保持焊接部位的机械性质，被修复组织按其原生物力学性状生长等优点，将在以后的生物医学中得到更广泛的应用。（5）其他领域。在其他行业中，激光焊接也逐渐增加，特别是在特种材料焊接方面，我国进行了许多研究，如对BT20钛合金、HE130合金、Li-ion电池等激光焊接。德国玻璃机械制造商Glamaco Coswig公司与IFW接合技术与材料实验研究院合作开发出了一种用于平板玻璃的激光焊接新技术。

参 考 文 献

[1]游德勇，高向东．激光焊接技术的研究现状与展望[J]．焊接技术．2008（4）

[2]杨春燕．激光焊接技术的应用与发展[J]．西安航空技术高等专科学校学报．2008（5）

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关键词：超声相控阵技术；对接焊缝检测；无损检测

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.029

0 绪论

钢材是现代化建设不可或缺的重要材料之一，其应用范围有目共睹。而焊接是加工钢材的重要的重要技术手段之一，科学技术的发展使钢材的焊接性能不断提升，但仍不可避免的产生些许的缺陷。超声相控阵技术以其独特的优势，成为钢制对接焊缝检测中的重要应用技术。

1 超声相控阵技术的起源与发展

超声波被人类所发现并作为一种检测技术应用可追溯到第一次世界大战期间，被用于对水下目标的追踪。近百年来，超声检测技术在各个领域都发挥了不可替代的重要作用。科技的发展也使各种新技术相互融合进步，新技术不断衍生。超声相控阵技术逐渐走入人们的视野当中。超声相控阵技术源于相控阵雷达，在相控阵雷达的使用过程中，众多的子天线但愿有序的排列，每个子单元的电磁波幅度和延时均可控，能够达到一定空间范围内形成相对灵活的雷达波束。与之类似，超声相控阵由众多压电阵组成的阵列换能器，达到声波发射与接收的目的。[1]近些年来，超声相控阵技术的应用范围越来越广泛，最初的应用就是医学中的B型超声检测与诊断技术，其应用了超声相控技术以实现动态的聚焦，其利用了相控阵所使用换能器快速移动的特点，使声束形成所检测器官的影像。其次，利用它控制局部升温，可达到热疗的效果，能够在很大程度上提升目标组织的吸收率。

在超声相控阵技术起步的发展时期，其系统的复杂性较高，检测存在很大的困难，且需要高额的检测成本，其在工业无损检测上的应用受到了极大的限制。科技的发展使我们的生活日新月异，中国造船业崛起，船舶工业中对技术精度的要求越来越高，超声相控阵无损检测技术得到了用武之地。船舶检测过程复杂，检测量大，检测条件较为苛刻，超声相控阵检测技术的高精度、聚焦性、灵活直观的特点使之越来越受到重视。同时，计算机软硬件技术的同步发展，数据分析处理能力的提升、纳秒脉冲信号控制、压电符合材料等高新技术领域的技术的崛起，也使超声相控阵检测技术的应用性大为提高。目前已经被广泛的应用在石油天然气、航空航天、核能建设、机械制造等各个领域的无损检测。超声相控阵无损检测技术受到越来越多的关注，也成为众多专家学者的研究内容，其应用性也不断提升，应用前景被大多数学者所看好[2]。

2 超声相控阵技术在钢制对接焊缝检测中的应用

钢材是工业化社会进步与发展的重要材料，而焊接是钢材得以应用的重要技术之一。对于焊接过程中形成的缺陷进行检测，是保证工件质量的重要环节。超声相控阵无损检测具备独特的优势，使其在钢制对接焊缝检测中收到青睐。

2.1 钢制焊缝的检测

钢材是现代社会建设过程中不可或缺的重要材料之一，其应用十分广泛，涉及到社会生活的方方面面。焊接则是钢铁材料加工成型的重要手段之一，也是各国越来越重视的先进制造技术之一。现今，焊接技术也向着日益轻型化，大型化的方向发展，焊接效果也不断提升，带来了十分可观的经济效益，成为国内外许多学者和工程人员重要的研究内容。焊接技术包括物理化学两方面的方法，实现材料间的重组连接，具有韧性好、强度高、重量轻，密封性好的优点。我国的许多大型工程，如三下大坝、铁路与公路的建设过程中，均广泛的应用了焊接技术，钢板的焊接技术也不断取得新的突破。但是，焊接过程中也很容易产生各种缺陷，对各种缺陷的检测是保证工件、工程质量的重要环节。超声相控阵检测技术以其独特的优势，在钢制焊缝检测方面受到越来越多的关注。

2.2 超声相控阵检测技术的原理与特点

超声相控阵技术被应用于无损检测，目前已经到了大范围的实际应用阶段。超声相控阵技术实际上是通过对换能器阵列中各阵元进行控制，改变激励脉冲时间的延迟，以此来达到影响每一个阵元所发出的声束到达检测物体每个面每个点时的香味的关系，进一步完成改变声束方位和聚集点的变化，并以此为依据进行成像。因为相控阵阵元可动态的改变延迟时间，因而超声相控阵检测中的探头探伤实际上是利用了声束可动态聚焦以及角度可控两大特性。与传统的普通超声检测技术相比，其优势主要体现在以下几点：首先，聚焦深度与声束的角度都是可控的，可满足更加复杂的区域和位置的检测；其次，能够完成高速的电子扫描，可通过晶片组合进行专场控制；最后，在声场强度上也远胜于普通的超声检测技术，可在很大程度上将声束在检测材料中衰减的影响降低，也可在一定范围内使用更高的检测频率。

2.3 超声相控阵技术在钢制对接焊缝检测中的应用

钢板的对接焊缝的检测是超声相控技术检测中最为典型的应用之一。其整个检测过程中，避免了传统超声检测中焊缝两侧多次锯齿形的扫查，仅需要沿焊缝的方向水平移动即可。但同样需要在检测之前对系统进行精确的校准，需要在检测之前根据检测材料的特效和形状来确定探头的角度与频率，控制声速以及延迟检测灵敏度，来综合的进行校准。而编码器的位置校准后，误差应不高于3ram。钢制对接焊缝的形状通常有V型、K型、X型等，对它的检测方法通常包括直射法（半跨距或一次波检测）、底波一次法（全跨距或二次波检测）等，应用直射法，对焊缝的声束扫描仅包含到下部，而底波一次法则实现了对整个焊缝的覆盖。[3]超声相控技术对钢制对接焊缝的检测更有结果显示直观的特点，能在很大程度上提高缺陷检测的精确度，提升工件的质量，得到了广泛的认可和关注。

参考文献：

[1]郝培培.金属材料超声缺陷检测关键技术研究与应用[D].南京信息工程大学，2013.

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[关键词]复合钢板焊接；接头断裂；分析

中图分类号：TG456.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0126-01

复合钢板以其高耐磨性、良好的耐冲击性、较好的耐热性和耐腐蚀性、选择面广、适应性强、方便加工及高性价比等抗磨材料中的优势，被广大厂矿企业所采用。但在使用的过程中曾出现过焊接接头断裂现象不容忽视。需要加以分析和改进，以保证使用的安全性和使用寿命。

1 复合钢板的焊接技术分析

复合钢板是由不锈钢、镍基合金、铜基合金或钛板为复层，珠光体钢为基层，以爆炸焊、复合轧制、堆焊等方法制成的双金属板材。复合钢板的基层应满足接头强度和刚度的要求，复层应满足耐蚀等要求。为了保证复合钢板不失去原有的综合性能，对基层和复层必须分别进行焊接。其焊接性、焊材选择、焊接工艺等由基层、复层材料决定。基层和复层交界处的焊接属异种钢焊接，其焊接性主要取决于基层和复层的物理性能、化学成分、接头形式、填充金属成分。

1.1 焊接方法

根据复合钢板材质、接头厚度、坡口尺寸及施焊条件等确定焊接方法，通常有焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、C02气体保护焊及等离子弧焊等。目前常用钨极氩弧焊或焊条电弧焊焊接复层.用埋弧焊或焊条电弧焊焊接基层。

1.2 坡口形式

对接接头坡日形式可采用V形、X形、v和U联合形坡口。也可以在接头背面一，段距离内进行机械加工，去掉复层金属，以确保焊基层焊道时不使基层焊肉焊到复层上。一般尽可能采用x形坡口双面焊，先焊基层，再焊过渡层，最后焊复层。以保证焊接接头具有较好的耐腐蚀性。同时考虑过渡层的焊接特点，尽量减少复层一侧的焊接工作量。角接接头坡臼形式是无论复层位于内侧或外假，均先焊接基层。复层位于内侧时，在焊复层以前应从内倒对基层焊根进行清根。复层位于外侧时，应对基层最后焊道进行修磨光。焊复层时，先焊过渡层。再焊复层。当复层金属的熔化温度高于基层钢的熔化温度，而且两种金属在冶金上不相容时，复层金属必须采用衬垫以保持复层的完整性。在基层焊完后，用角焊缝将衬垫与复层焊接起来。

1.3 焊接时的注意事项

1）在进行装配的时候点焊只能在基础层上面进行，不管是焊接还是点焊都需要对复层实施必要的保护，避免碳钢对复层的污染。特别要注意的是，经过打磨的碳钢砂轮不能在经复层使用。2）针对需要返修的复合层焊接或者是过渡层焊接，只能用砂轮来打磨和清除缺陷，避免不锈钢和碳钢的渗入。3）对焊接影响最大的就是不锈钢复合板，因此，在装配的时候应该严格控制坡口的错位。4）对不锈钢复合板进行焊接时最重要的一点就是碳钢混入不锈钢焊缝里或复层不锈钢混入碳钢焊缝中：在对基层进行焊接时应该注意不能使复层熔化，使用自动埋弧焊接的时候应该更加小心，把靠近复层的自动埋弧焊变为焊条电弧焊；在对过渡层进行焊接的时候要注意的是，基层和复层的结合处的熔合情况：在对过渡层进行复层焊之前要首先进行铁离子检测，不合格时就应该砂轮打磨再进行检测。在焊接的同时应注意飞溅的碳钢杂物进入到不锈钢焊缝中。5）不能用低合金焊材和碳钢焊材在复层焊缝、过渡层焊缝以及复层母材上面进行焊接。对过渡层进行焊接时应注意基层母材、基层焊缝、复层母材，而且要注意的是应该铺满基层母材和基层焊缝。

2、复合钢板焊接接头断裂的原因分析

2.1 断裂原因

1）材料不合格。分析认为，冲击功不合格与钢板爆炸复合后的热处理工艺以及执行热处理工艺过程中出现的某些偏差有关，如恒温温度或冷却速度不均匀等，表现为其金相组织不均匀，有的区域珠光体呈正常的块状分布，而有的区域珠光体则呈网状分布。相对于铁素体，珠光体相的塑性韧性较低，若其连成网状，则会降低母材组织的冲击韧性。2）校圆时复层未焊，复层剔除深度和宽度不够，坡口根部存在应力集中。3）施焊时的环境温度较低，增加了材料的脆断敏感性。

2.2、硬度问题能谱分析

按不同材料检号及规格，共选取了18组试样的冲击试验。由于筒节断裂是在基层焊接完成后的校圆阶段发生，当时20台换热器的筒节全部卷制完成。因此，进一步的检验只能在筒体两端的开孔位置取样，筒体上开孔的最大直径为φ250mm，故无法进行完整的力学性能试验。取样前重新调整，以便对不同的材料检号取样。结果表明，与断裂的2个筒节具有相同材料检号的另外4个筒节的冲击功全不合格，单值最高为42J，最低为17J。18组试验中有10组合格，8组不合格，其中数量最大的（16+3）mm和（12+3）mm两批钢板试样的冲击功有合格的也有不合格的。此外，对厚度为（16+3）mm和（24+3）mm复合钢板在不同部位取样做冲击试验发现，同一张钢板板头位置试样的横向平均冲击功几乎是板中间部位试样的3倍。对同一部位的纵、横向冲击韧性进行比较试验，结果表明，纵向平均冲击功大约比横向平均冲击功高1倍。从断裂的筒节上取样进行金相检验，基层16MnR的金相组织除带状组织明显外，未见其它异常，晶粒度为8级。冲击试样的金相组织观察表明，其珠光体呈网状分布，这说明母体组织不均匀，表现为冲击功相差较大。在扫描电镜下观测到的断口形貌。从断口的低倍形貌可以看出，裂纹起源于右侧表面，即复层刨削后的坡口根部位置。且裂纹起始阶段有明显的撕裂现象，其微观形貌为韧窝特征。其它区域主要为裂纹的快速扩展区，其微观形貌为解理特征，宏观上表现为光亮区域。

能谱分析结果也表明，裂纹起源于复层，扩展过程中又从复层穿入基层，最终导致断裂。

2.3、改进措施

通常情况下，不合格的材料将被判报废。由于该批材料不合格的主要原因是爆炸复合后的热处理工艺及其热处理过程不当，其力学性能中仅0℃冲击功不合格，金相组织观察也未发现过烧等组织缺陷，因此，采用重新进行热处理的办法恢复其组织与性能。正火是将材料重新加热到完全奥氏体化后空冷的热处理工艺，热处理后可获得新的先共析铁素体和珠光体组织，能切断材料原有组织的遗传性，消除原材料中的粗大组织。为此，进行了正火热处理试验。试验结果表明，采用正火热处理极大地改善了材料的冲击韧性，其各项性能均满足标准要求。

考虑到在正火热处理试验后，材料的抗拉强度已达到标准要求的最低抗拉强度。因此，在制定热处理工艺时，将恒温阶段的温度降低了15℃，以确保材料的强度符合标准要求。对换热器筒节的正火处理共进行了4炉，每炉带2块母材试板，试板从断裂的筒节上切取。根据由随炉试板制备的试样所做的冲击试验结果，经正火处理后筒节材料的冲击功提高了2-5倍，取得了良好的效果。

结语

复合钢板具有良好的耐腐蚀性，它既节约了不锈铜的材料又保证了产品的质量。因此，被广泛的应用到实际的工作施工当中，水利、冶金、食品工业、核工业、石油化工等领域都有大量的应用。在复合钢板爆炸焊接中，应严格按标准规范要求执行。用复合钢板制造各种设备时，刨削复合层要彻底。控制焊接环境温度，使其超过5℃，以避免材料产生低温脆断。

参考文献

[1] 何奖爱，王玉伟，刘云秋 离心铸造复合钢板力学性能及微观组织的研究-材料科学与工艺 2009，8（4）

[2] 钟艺谋，杨永奎，谢京华 双相不锈钢复合钢板的焊接-焊接 2011（11）

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关键词：焊接物理冶金；能力本位；互动与启迪教学方法

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9132（2017）04-0014-02

DOI：10.16657/ki.issn1673-9132.2017.04.006

一、前沿

《焊接物理冶金》讲授材料受焊后组织、性能、化学成分变化和产生缺陷的原因，旨在透过内在规律，探明材料受焊过程和受焊后物理、化学和微观的变化行为，进一步提高焊接质量，防止各种焊接缺陷，具有较强的理论性和工程应用性。因此，我们以2014、2015级焊接专业的硕士研究生为对象，从能力本位出发，探索互动与启迪教学方法，增加知识储备、丰富知识体系，启迪思维，开启智慧，提供正确科学思维和方法，提高分析问题和解决问题的综合能力，培养高层次、研究和应用型人才。

二、能力本位模式的基本理念

能力本位模式起源于二战时的美国，用来培训技术工人。20世纪80年代后被逐渐推广到许多国家。20世纪90年代，我国高校进行实验试验。能力本位模式的内涵是以具体任务为动机，注重学习过程，以展示任务成果的教学活动为主，重视学生执行任务的能力和策略的培养，充分体现了“为用而学，在用中学”的“互动”理念，由培养专业型人才向培养应用型、创新型人才转变。然而，传统的研究生培养教学中还存在不足：（1）教师只是一味地“照本宣科”，研究生被动接受，懒得参与互动。（2）教材上经典理论与十多年前的工程案例相结合的教学内容，不能满足培养研究生分析问题和解决问题能力的要求。（3）课程考试的目的性太强，启示性较差，不能有效提高学生的学习效率。

三、能力本位模式在焊接物理冶金中的应用

（一）优化教学内容，利用互动教学提高学习积极性

在了解了往届毕业生工作岗位、具体任务、具备技能、知识储备等方面的情况后，我们以教材为理论基础，优化课程内容，并以实际案例的形式，对热点、难点、重点及争议的问题展开讲授，加强与拓宽基础知识，让学生掌握并灵活运用。同时，对于具有一定理论深度且不是很重要的内容，以PPT呈现给学生，这不仅培养了学生自学能力、钻研能力、独立分析问题和解决问题的能力，还提高了学生的积极性。目前，随着新材料、新技术、新产品等不断涌现，我们在以课程大纲为主要内容的基础上，根据相关课程内容，插入焊接领域最新研究成果、国内外研究动态及焊接技术研究新进展、新热点，使课程内容具有新颖性、现代气息性，保证了课程一定的先进性和工程应用性，提高了学生的学习兴趣和主动性。

（二）注重创新，启迪思维

能力本位模式是让学生由被动接受知识向主动探求知识转变，因此，以课本为主，“教师讲，学生听”的单向知识传授已经不适用于研究生授课模式。研究生在读期间，不仅有课程学习，更要完成学位论文，要真正提高科研能力，将课堂教学与科研能力的培养相结合，从自位本能要求出发，要提高创新能力。因此，在组织课堂教学过程中，我们应采用互动与启迪的教学方法，开发学生的创新性思维，使他们独立思考，培养他们的探索研究精神，从而逐渐掌握科学的认知方法，建立科学的认知结构。因此，在授课过程中，教师不仅起到主要的引导作用，还要在PPT讲授或是课堂讨论阶段，抓住“设疑”“析疑”“重点突破”和“难点分解”等环节，发挥民主性、组织性、生动性和教育性，对学生进行思维训练，调动学生课堂积极性，保证学生主体地位，使学生的学习具有主动性、灵活性、实践性和创造性，力求达到课前有复习、课上有认知、课后有复习，从而使学生产生强烈的钻研精神和巨大的创造力。

（三）互动模式提高实践教学主动性

为了提高学生学习主动性，让学生参与到教学环节，教师应改变传统的单向传授式教学方式，以授课与研讨相结合的方式，将被动学习转变为主动学习。为了继承经典理论，又兼顾创新知识获取，因此，实践教学形式应有案例教学、模拟教学、课题研究、教育调查、课堂观摩等多种形式。而且，教师在授课时应结合教材大纲，让学生明确课程目的、目标、内容。教师还应以精讲多思为主，强调原理、方法和分析过程，结合某一案例，简化结论，培养学生分析问题、解决问题能力，并以提出问题、查阅文献、收集资料、分析问题、得出结论等研究方法获得结论，再以分组讨论形式，开拓解决问题的思路。最后由教师总结点评，提供教师的看法和建议，学生则根据教师建议可对结论进行修改，这样提高了学生的自主性和学术交流能力，更培养了学术论文规范和口头表达能力。

（四）校企互动与启迪，提高教学质量

为了让学生得到更多的实践锻炼和能力的提升，学校应与企业联合，建立校内、校外实践基地，把学生储备理论知识与生产结合起来，去分析和解决实际问题。这样不仅提高了学生的学习兴趣，也为学生适应社会打下了基础。例如，在讲授力学行为分析时，关于夹紧力的位置及大小确定问题，教师可以结合于某单位联合建立的实验室，让学生接触多种企业使用的焊接夹具，了解了夹紧力。这样结合某汽车上臂手弧焊接夹具，根据焊件夹紧位置、夹紧装置及实际变形情况，理论知识学以致用，学生就能很快掌握知识点。此外，学生结合焊接热源特点，可以拓宽到焊接夹具作业性、结构设计的合理性、安全性等知识面。由此可见，通过校企合作，检验了知识储备量，参与了企业生产、研发环节，检验了研究生的工程技术应用能力，培养和锻炼了研究生操作能力、软件的应用能力，还为研究生获得了直观的职业信息和机会。因此，加强校企合作，充分挖掘和利用企业培养资源，能提高硕士研究生的培养质量。

四、结语

科技飞速发展对人才所具备的能力提出了更高的要求，培养创新性、高素质、实用型的专业技术人才成为教学的目标。因此，我们应以能力本位模式为基础，不断总结、探索、优化教学内容，改进教学方法，让学生成为主动参与者，并结合校企合作，促进创新精神、强化工程实践能力及团队写作能力等，达到培养学生的目的。

参考文献：

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外星人乘UFO降落在地球上，在结束了对西方的公事访问日程后来到东亚。外星人召集起中国、韩国、日本三国人，问他们最喜欢的单词是什么。

中国人答的是“中心”，认为自己是世界文明的中心；日本人回答说“最新”；韩国人答“第一”，认为大韩民国无论何时都是“第一”。也就是说，中国说自己是中心，韩国说它是第一，日本虽不及它们，但也能开发出世界最新的产品了。

当然这故事纯属我虚构，通过这个笑话，也可以窥视各国的民族文化。

中国的“中心主义”

中国以世界中心自处是众所周知的事情。所谓的“中华思想”，也是本国中心主义观念根深蒂固的体现，中国的国名也体现了这一点。中国是世界的中心，世界各民族都围绕在中华民族的周围，这就是长期形成的夜郎自大的优越意识。

在漫长的岁月里，受以自我为中心的大国意识的影响，历史上的中国人轻视周边的民族与国家，并曾发展到闭关锁国，拒绝交往。以自我为中心的思想还认为，西方无论有多发达，其所使用的先进东西中国也都有；日本无论拥有多么高级的技术，也只不过是中国的孙子而已。没有中国文化就没有日本文化。中国人总爱说日本文化只不过是中国文化的支流而已。

《世界之最》这本书在中国最畅销，其中记述了纸、火药、指南针等都是中国发明的。也就是说，所有的发明都源于中国，甚至英国的现代足球也起源于中国古代的蹴鞠，这无疑是极端的自我夸耀，与日本人强烈的自我反省意识形成鲜明的对照。

中国是万物之源的思想阻碍了学术的发展和思想的进步，使之处于停滞状态。凡事都要考证，因此考古学尤为发达，但同时却总是缺乏创造性，个性的发展也受到了极大的限制。这使得中国近代思想和学术都处于半停滞状态。

日本的“最新主义”

与中国形成鲜明对比的是日本。所谓“最新主义”，就是选定一个对象之后，将其消化、吸收，形成自己东西的一系列文化再创造过程。日本和中国最大的差异就在于日本没有过于浓厚的自我中心主义思想，而是认为自身没有深厚的文化底蕴，所以必须吸收先进文化来强化自己的文化。

在文化吸收方面，日本有独特的技巧。它在吸收先进文化的过程中，先照搬，然后再创造出比原来的文化更为先进的文化。

日本的传统艺术体现了一种“守”“破”“离”的原则。“守”，是指基本功要到位，“破”是在“守”的基础上打破原有模式，“离”是“破”之后通过脱离原本而达到的更高境界。

708年左右，日本从中国引进铜焊接技术，并于749年在奈良成功地修建了大佛像。当时教给日本铜铸造技术的中国和朝鲜也没有制造过如此之大的铜像。步枪于1543年进入日本种子岛，40年后的1583年，日本的步枪制造技术已堪称世界一流。中国通过葡萄牙商人比日本早10多年接触到步枪，但直到1620年还是造不出一支步枪。

如今日本制造出世界一流产品也是同样的道理。以生产冰箱为例，欧美为此需要5～10年，而日本只需2～3年，并且，即使是生产相同质量的冰箱，日本也会在外观方面稍加改进，制造出有特色的“Made in Japan”商品。这就是日本的“最新主义”。

韩国的“第一主义”

我频繁出入韩国，几乎踏破韩国门槛，也见到过无数的各种类型的韩国人，我发现几乎所有的韩国人都爱用“我国第一”的口头禅。

在中国或东南亚，韩国游客时常和当地人发生矛盾，原因是韩国人总是贬低当地人而一味地夸耀“大韩民国第一”。

我以前交往过的韩国朋友B，因为韩国经济得到了长足发展而有轻视中国的倾向。他认为韩国文化比中国文化更优秀，并且一再说韩国人也比中国人优秀。

只要我一提起韩国也是中国汉字文化的受益者，B 就马上高谈阔论起韩国金属活字的发明、世宗大王创造的韩文、打败丰臣秀吉的李舜臣以及20世纪80年代韩国人创造的“汉江奇迹”。其实像他这样口若悬河的人又何止他一个。

最近韩国在“爱国主义”“爱我国家”的口号下紧追日本，韩国人也自诩为东方第一富国，并且存在着一种“世界第一”的错觉。

在亚洲金融风暴中，韩国曾有过反省的倾向，但是始终没有根除“韩国第一”的思想。韩国诗人K曾提倡“21世纪既不是日本人的，也不是中国人的，而是韩国人的世纪”，也就是说，中国走入近代后，思想的脉络就中断了，而日本是没有独创性的“无根文化”，因此，具有独创性的韩国文化将支配21世纪。

可是，如今口口声声说独创性的韩国人到底在世界上创造了多少值得自豪的文化呢？

话又说回来，对处在大陆和列岛夹缝中的、危急时刻显示旺盛生命力的韩国人来说，这种生命力是值得自豪的。从某种意义上讲，它是国家、民族生存和发展的源泉所在。

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关键词：钢框架震害节点设计衬板

1．前言

1994年1月17日发生在美国加州圣费南多谷地的北岭地震（NorthridgeEarthquake）和正好一年后1995年1月17日发生在日本兵库县南部地区的阪神地震(Hyogoken-NanbuEarthquake)是两次陆域型强震，都导致了焊接钢框架梁-柱附性连接节点的广泛破坏。震后两国进行了大量的调查和研究，揭示了破坏的原因，在此基础上提出了改进钢框架节点设计的技术措施。两国在此期间都发表了不少论文，所作的讨论开拓了人们的眼界，提供了对钢框架的节点设计的更多了解，对今后钢框架节点设计有深远的影响。我们受中国建筑科学研究院抗震所委托，对有关资料进行了搜集、整理和归纳，现将其主要内容在此作一介绍。

2．美日两国钢框架节点的破坏情况

两国钢框架破坏情况的报导，主要集中在梁柱混合连接节点上，因此本文也以梁柱混合连接为主要对象。混合连接是一种现场连接，其中梁翼缘与柱用全熔透坡口对接焊缝连接，梁腹板通过连接板与柱用高强度螺栓连接。美国惯常采用焊接工字形柱，日本则广泛采用箱形柱，仅在一个方向组成刚架时采用工字形柱。在梁翼缘连接处，工字形柱腹板上要设置加劲肋(美国称为连续板)，在箱形柱中则要设置隔板。

美、日两国梁杠混合连接节点的典型构造。在节点设计上，两国都采用弯矩由翼缘连接承受和剪力由腹板连接承受的设计方法，美国还规定，当梁翼缘承受的弯矩小于截面总弯矩的70％或梁腹板承受的弯矩大于截面总弯矩的30％时，要将梁腹板与连接板的角部用角焊缝焊接。日本则规定腹板螺栓连接应按保有耐力即框架达到塑性阶段时的承载力设计，螺栓应设置2-3列，也是为了考虑腹板可能承受的的弯矩。梁翼缘处的柱加劲肋，美国过去根据传力的需要由计算确定，其截面较小。日本根据构造要求采用，其截面较大。

2.1美国北岭地震后对刚框架节点破坏的调查

从70年代以来，美国采用高强螺栓联接钢框架已很普遍，北岭地震后出现破坏的有100多幢[3](有的报导说90多幢[7]、150多幢[1]或200多幢[5])。为了弄清破坏的原因，北岭地震后不久，在美国联邦应急管理局(FEMA)资肋下，有加州结构工程协会(SEAOC)、应用技术研究会(ATC)和加州一些大学的地震工程研究单位(CU)等组成了被称为SAC和联合动机构，对此开展了深入调查和研究，以便弄清破坏原因和提出改进措施。

美国的钢框架梁-柱连接，在50年代多采用铆钉连接，60年代逐步改用高强度螺栓连接。为了评估栓焊混合连接的有效性，曾进行过一系列试验，这种由翼缘焊缝抗弯和腹板螺栓连接抗剪的节点，美国以前规定其塑性转角应达到O．015rad(≈1／65)，但大量试验表明，塑性转角的试验结果很离散，且出现了早期破坏，总的说来性能很不稳定。北岭地震前，德州大学教授Engelhardt就曾对这种连接在大震时的性能产生疑问，指出在大震时要密切注意，对它的的设计方法和连接构造要进行改进[7]。

北岭地震证实了这一疑虑，为此SAC通过柏克莱加州大学地震工程研究中心(EERC)等4个试验场地，进行了以了解震前节点的变形响应和修复性能为目的的足尺试验和改进后的节点试验。对北岭地震前通常做法的节点及破坏后重新修复节点的试验表明全部试验都观察到了与现场裂缝类似的早期裂缝，试验的特性曲线亦与以前的试验结果相同，梁的塑性转动能力平均为0.05弧度，是SAC经过研究后确定的目标值0．03弧度的1／6，说明北岭地震前钢框架节点连接性能很差，这与地震中的连接破坏是吻合的。而且破坏前没有看到或很少看到有延性表现，与设想能发展很大延性e6钢框架设计意图是违背的。焊接钢框架节点的破坏，主要发生在梁的下翼缘，而且一般是由焊缝根部萌生的脆性破坏裂纹引起的。裂纹扩展的途径是多样的，由焊根进入母材或热影响区。一旦翼缘坏了，由螺栓或焊缝连接的剪力连接板往往被拉开，沿连接线由下向上扩展。最具潜在危险的是由焊缝根部通过柱翼缘和腹板扩展的断裂裂缝。

从破坏的程度看，可见裂缝约占20-30％，大量的是用超声波探伤等方法才能发现的不可见裂纹。裂纹在上翼缘和下翼缘之间出现的比例为1：5-1：20，在焊缝和母材上出现的比例约为1：10到1：100。一般认为，混凝土楼板的组合作用减小了上翼缘的破坏，也有人认为上翼缘焊缝根部不象下翼缘那样位于梁的最外侧，因此焊根中引起的应力较低，减少了上翼缘破坏的概率[1]。

美国斯坦福大学Krawinkler教授对北岭地震中几种主要连接破坏形式作了归纳，由下翼缘焊缝根部开始出现的这样或那样的破坏，最多的是沿焊缝金属的边缘破坏，另有沿柱翼缘表面附近裂开的剥离破坏，也有沿腹板板切角端部开始的梁翼缘断裂破坏，或从柱翼缘穿透柱腹板的断裂破坏。

北岭地震虽然没有使钢框架房屋倒塌，也没有因钢框架节点破坏引起人身伤亡，但使业主和保险公司支付了大量的修复费用。仅就检查费用而言，不需挪动石棉时为每个节点800-1000美元，需挪动石棉时为每个节点1000-2000美元，对于有石膏抹灰和吊顶的高级住宅，每个节点达2000-5000美元，修复费用更高211。更重要的当然是对过去长期沿用的节点在抗震中的安全问题提出了疑问，必须认真研究和解决。

2．2日本贩神地震后对钢框架节点破坏的调查

阪神地震后，日本建设省建筑研究所成立了地震对策本部，组织了各方面人士多次参加的建筑应急危险度和震害的调查，民间有关团体也开展了各类领域的震害调查，但因钢结构相对于其它结构的震害较少，除新发现了钢柱脆断或柱脚拔起外，钢框架节点的破坏主要表现在扇形切角(scallop)工艺孔部位，但因结构体被内外装修所隐蔽，一般业主、设计或施工人员对此震害调查不太积极，对钢框架系统震害的调查遇到一定困难。仅管如此，日本学者还是就腹板切角工艺孔方面的问题进行了探索，如日本建筑学会结构连接委员会和钢材俱乐部等单位，专就工艺孔破坏状态等问题作了系统深入的研究。

日本对于混合连接的研究，早在1978年以后的石油危机中，就曾利用建筑处于低潮机会结合自屏蔽电弧焊的出现和应用，系统地开展过。进入90年代后，随着高层、超高层和大跨度钢结构建筑的增多，梁柱截面增大，若采用过去的梁悬臂段形式，由于运输尺寸上的限制，悬臂长度大致不能超过1m；另一方面，由于梁翼缘板厚增大，拼接螺栓增多，结果梁端至最近螺栓的距离只有500mm左右，截面受到很大削弱，对保证梁端塑性变形很不利。这样，在大型钢结构工程中，现在较多采用梁与柱的混合连接。图1是采用箱形柱时的混合连接示意图梁翼缘与箱形柱隔板直接焊接[7]。

日本在美国北岭地震前不久，曾对此种连接进行了试验研究，结果表明，梁端翼缘焊缝处的破坏几乎都是在梁下翼缘从扇形切角工艺孔端开始的，没有看到象在美国试验中和地震中出现的沿焊缝金属及其边缘破坏的情况，通过试验和版神地震观察到的梁端工艺孔处的裂缝发展情况。

日本钢材俱乐部研究了扇形切角工艺孔带衬板及底部有焊缝的两种节点试验。

美、日两国钢框架在地震中的梁柱节点破坏形式是有区别的，北岭地震中的裂缝多向柱段范围扩展，而阪神地震中的裂缝则多向梁段范围发展。对两国节点破坏情况的这种差异与其与构造差异的关系，还有待进一步探讨。

3．节点破坏原因与分析

北岭地震后，美日两国学者就节点破坏原因，通过现场调查、室内试验和现场检验，进行了结构响应分析、有限元分析、断裂力学分析等，还作了很多补充试验，结合震前研究，对节点破坏原因提出了一些看法。首先认为节点破坏与加劲板、补强板腹板附加焊缝等的变动，并没有什么直接关系，也并不是仅由设计或施工不良所能说明的，而是应从节点本身存在根本性缺陷方面去找原因。有以下几方面因素，被认为是决定和和影响节点性能而导致了破坏。

3．1焊缝金属冲击韧性低[3]

美国北岭地震前，焊缝多采用E70T-4或E70T-7自屏蔽药芯焊条施焊，这种焊条提供的最小抗拉强度480MPa，恰帕冲击韧性无规定，试验室试件和从实际破坏的结构中取出的连接试件在室温下的试验表明，其冲击韧性往往只有10-15J，这样低的冲击韧性使得连接很易产生脆性破坏，成为引发节点破坏的重要因素。在北岭地震后不久所作的大型验证性试验，对焊缝进行十分仔细的操作，做到了确保焊接质量，排除了焊接操作产生的影响。焊缝采用E70T-4型低韧性焊条，尽管焊接操作的质量很高，连接还是出现了早期破坏，从而证明了焊接缝金属冲击韧性低,是焊接破坏的因素之一。

3．2焊缝存在的缺陷[3]

对破坏的连接所作调查表明，焊接质量往往很差，很多缺陷可以看出明显违背了规范规定的焊接质量要求，不但焊接操作有问题，焊缝检查也有问题。很多缺陷说明，裂缝萌生在下翼缘焊缝中腹板的焊条通过孔附近，该处的下翼缘焊缝是中断的，使缺陷更为明显。该部位进行超声波检查也比较困难，因为梁腹板妨碍探头的设置。因此，主要的连接焊缝中由于施焊困难和探伤困难出现了质量极差的部位。上冀缘焊缝的施焊和探伤不存在梁腹板妨碍的问题，因此可以认为是上翼缘焊缝破坏较少的原因之一。

3．3坡口焊缝处的衬板和引弧板造成人工缝[4]

实际工程中，往往焊接后将焊接衬板留在原处，这种做法已经表明，对连接的破坏具有重要影响。在加州大学进行的试验表明，衬板与柱翼缘之间形成一条未熔化的垂直界面，相当于一条人工缝，在梁翼缘的拉力作用下会使该裂缝扩大，引起脆性破坏。其它人员的研究也得出相同结果。

1995年加州大学Popov等所作的试验，再现了节点的脆性破坏，破裂的速度很高，事前并无延性表现，因此破坏是灾难性的。研究指出,受拉时切口部位应力最大，破坏是三轴应力引起的，表现为脆性破坏，外观无屈服。他们还通过有限元模拟计算，得出最大应力集中系数出现在梁缘焊接衬板连接处中部，破坏时裂缝将从应力集中系数最大的地方开始,此一结论已为试验所证实。研究表明：大多数节点破坏都起源于下部衬板处。引弧板同样也会引发裂缝。

3.4梁翼缘坡口焊缝出现的超应力[3]

北岭地震后对震前节点进行的分析表明，当梁发展到塑性弯矩时,梁下翼缘坡口焊缝处会出现超高应力。超应力的出现因素有：当螺栓连接的腹板不足以参加弯矩传递时，柱翼缘受弯导致梁翼缘中段存在着较大的集中应力；在供焊条通过的焊接工艺孔处，存着附加集中应力；据观察，有一大部分剪力实际是由翼缘焊缝传递，而不是象通常设计假设的那样由腹板的连接传递。梁翼缘坡口焊缝的应力很高，很可能对节点破坏起了不利影响。Popov[4]采用8节点块体单元有限元模拟分析发现，节点应力分布的最高应力点，是在梁的翼缘焊缝处和节点板域，节点板域的屈服从中心开始，然后向四周扩散。岭前进行的大量试验表明,当焊缝不出现裂纹时，节点受力情况也常常不能满足坡口焊缝近处梁翼缘母材不出现超应力的要求。日本利用震前带有工艺孔的节点，在试验荷载下由应变仪测得的工艺孔端点翼缘内外的应变分布，应变集中倾向出现在翼缘外侧端部，内侧则在工艺孔端部，最大应变发生在工艺孔端点位置上.应变集中的原因,不仅大于工艺孔造成的不连续性，还在于工艺孔部分梁腹板负担的一部分剪力由翼缘去承担了，使翼缘和柱隔板上产生了二阶弯曲应力。这些试验与分析均指出，今后对节点性能的改进，不仅应改善焊缝，而且还应降低梁翼缘坡口焊缝处的应力水平。

3．5其它因素[3]

有很多其它因素也被认为对节点破坏产生潜在影响，包括：梁的屈服应力比规定的最小值高出很多；柱翼缘板在厚度方向的抗拉强度和延性不确定；柱节点域过大的剪切屈服和变形产生不利影响；组合楼板产生负面影响。这些影响因素可能还需要一定时间进行争论,才能弄清楚。

4．改进节点设计的途径

4．1将塑性铰的位置外移[2][3][4]

在北岭地震之前，美国UBC和NEHRP两本法规对节点设计的规定，都是根据在柱面产生塑性铰的假定提出的。由于在北岭地震中发现梁在柱面并没有产生塑性变性，却出现了裂缝。切口处的破坏是由三轴应力引起的，从而导致了脆性破坏。过去采用的焊接钢框架节点标准构造，不能提供可靠的非弹性变形。试验表明，其节点转动能力不超过O．005rad，大大小于SAC建议的最小塑性转动能力0．03rad。另一方面，从受力情况看，塑性铰出现在柱面附近的梁上，还可能在柱翼缘的材料中引起很大的厚度方向应变，并对焊缝金属及其周围的热影响区提出较高的塑性变形要求，这些情况也可能导致脆性破坏。因此，为了取得可靠的性能，最好还是将梁柱连接在构造上使塑性铰外移。将塑性位置从柱面外移有两种方法，一种是将节点部位局部加强，一种是在离开柱面一定距离处将梁截面局部削弱。钢梁中的塑性铰典型长度约为梁高的一半，当对节点局部加强时，可取塑性铰位置为距加强部分的边缘处梁高的1／3。节点局部加强固然也可使塑性铰外移，但应十分注意不要因此出现弱柱，有背强柱弱梁的原则。

也有一部分专业技术人员认为，在构造上采取某些措施仍可使塑性铰出现在柱面附近，这些措施包括限制构件的截面，控制梁柱钢材的有关强度，使母材和焊缝金属有足够的冲击韧性，在节点构件上消除缺口效应等。但是由于没有足够的研究来肯定这些建议，使得这种建议在美国迟迟未能落实。而将塑性铰自柱面外移的建议，试验已表明是可行的和行之有效的。目前，美国对节点局部加强及梁截面减弱，都已提出了若干构造方案。实际上，将梁截面减弱使塑性铰外移的方法，早在北岭地震以前即有学者提出过，北岭地震后又作了研究，在技术上己较成熟[4]，从近期在美国盐湖城建造的25层办公楼中采用的犬骨式(dog-bone)连接，就可以看到它的构造细节。目前，美国虽未提出今后在抗震框架中推荐采用何种节点形式，但从实际情况看，上述犬骨式连接已成为主导形式[3]。因它制作方便、省工，由美国公司设计的我国天津国贸大厦钢框架中也已采用了这种节点形式。

日本阪神地震后，没有象美国采用将塑性铰外移的方案。日本1996年发表的《钢结构工程技术指针》和1997年发表的《钢结构技术指针》JASS6等，仅提出了钢框架梁柱连接节点的构造改进形式，对节点构造特别是扇形切角工艺孔作了不少规定，目的也是消除可能出现的裂缝，保证结构的非弹性变形。也就是说，日本与美国分别采用了不同的避免脆性破坏的途径。

4.2梁冀缘焊缝衬板缺口效应的处理[11][6]

在北岭地震前，美国钢框架节点施工中，通常将衬板和引弧板焊接后留在原处，这种做法，如前所述存在缺口效应，会导致开裂，现在则在焊后将下翼缘的衬板和引弧板割除，同时对焊缝进行检查[11]。正如前面曾指出的，在下翼缘的焊缝中部由于焊条通过切角困难，焊接和探伤操作都要被迫中断，通常存在缺陷，割除衬板后可以目视观察，从而减少在此部位不易查看到的裂纹。衬板和引弧板可用气刨割除后再清根补焊，但费用较高，操作不慎还可能伤及母材。研究表明，衬板也可不去除，而将衬板底面边缘与柱焊接，缺点是无法象去除衬板后能对焊缝进行仔细检查。

由于上翼缘焊缝处衬板的缺口效应不严重，而且它对焊接和超探也没有妨碍，出于费用考虑，割除上翼缘衬板可能不合算，如果将上翼缘衬板边缘用焊缝封闭，试验表明并无利影响，因此美国现时做法是上翼缘衬板仍然保留并用焊缝封口。

坡口焊缝的引弧板，在上下翼缘处通常都切除，因为引弧和灭弧处通常都有很多缺用气切切除后还需打磨，才能消除潜在的裂缝源。

在消除衬板的缺口效应方面，日本是非常重视的。在阪神地震后发表的技术规定中,对采用H型钢梁、组合梁，以及采用组合梁时梁预先焊接或与衬板同时装配，不论是否切角，均采用衬板，对其构造包括引弧板，分别作了详细规定。

4．3扇形切角构造的改进[8][9]

在日本阪神大地震中，由于扇形切角工艺孔的端部起点存在产生裂缝的危险，是否设置形切角以及如何设置，已成为关系到抗震安全的一项重要问题。日本震后发表的技术规范中，对扇形切角的设置也提出一系列规定，包括不开扇形切角和开扇形切角两大类，并规定扇形切角可采用不同形状；对于柱贯通形和梁贯通形节点分别规定了不同的构造形式。柱贯通型节点的扇形切角形式有两种，其特点是将扇形切角端部与梁翼缘连接处圆弧半径减小，以便减少应力集中。日本早就研究不设扇形切角以提高梁变形能力的方案，在最近公布的技术规定中，根据目前的焊接技术水平已将此种方案付诸实施[8][9]。

4．4选用有较高冲击韧性的焊缝[2][6]

如前所述，焊缝冲击韧性不足会引起节点破坏。那么焊缝究竟要有多大的冲击韧性才能防止裂纹出现呢?美国提出，焊缝的恰帕冲击韧性(CVN)最小值取-29℃时27J(相当于-200F时20ft-1bs)是合适的，可以发展成为事实上的标准。在最近美国的实际工程中，采用E71T-8型和E70TG-K2型焊条的普通手工焊电弧焊已表明焊缝最小冲击韧性可满足上述要求，而采用E7018型药芯焊条的''''贴紧焊''''焊缝冲击韧性值更高，但都必须按AWS规定的焊接和探伤方法操作。

4．5将梁腹板与柱焊接[3]

美国SAC在采用犬骨式连接时建议：将以往的腹板栓接改为焊接，用全熔透坡口焊缝将梁腹板直接焊在柱上或通过较厚连接板焊接。在北岭地震前，就已有很多研究指出腹板焊接比栓接性能好，它能更好地传力，从而减小梁冀缘和翼缘坡口焊缝的应力。日本在阪神地震前的研究也已指出，梁端腹板用高强度螺栓连接时，与焊接相比抗弯能力变小，塑性变形能力有明显差异，但在日本新规定中尚未看到与美国提出的相类似的要求。

5.美、日节点构造的比较、根据美、日钢框架梁-柱节点构造及震后的改进情况，可以看到下列差异：

1)美国认为梁端不能产生塑性变形，采取了将塑性铰外移的基本对策，提出将节点局部加强或将梁局部削弱的方法，虽然目前尚无定论，但从实际发展情况看，因削弱梁截面的方法省工、效果好，已在某些工程中采用。但日本却没有采用将塑性铰外移的方法，而是采取在原构造的基础上消除裂缝的病灶的方法。

2)两国都注意到了梁翼缘坡口焊缝的焊接衬板边缘存在的缺口效应所带来的严重后果，在北岭地震和阪神地震后都采取了相应对策。美国SAC建议，下翼缘焊缝的衬板宜割除，然后清根补焊；考虑上翼缘焊缝缺陷一般较少，受力条件较有利以及费用等原因，可对衬边缘用焊缝封闭。而日本则对H型钢梁和焊接组合梁(包括梁先焊好和梁与衬板同时装配两种情况)以及节点为柱贯通型或梁贯通型时衬板的设置，作了详细规定。

3)美国在梁腹板端部衬板通过处采用矩形切角(端部呈半圆形)，而不象日本采用圆弧形切角，由于腹板受弯矩较大时将连接板与腹板焊接，从有关震害情况报导看，没有发现这种形式的切角引发多少裂缝。日本为消除梁端扇形切角端部的应力集中，作出一系列规定，包括不作扇形切角、梁腹板用直线切剖不设扇形切角的方法以及允许采用不同形式的切角等，如在与梁翼缘连接处将曲率半径变小和采用类似美国采用的切角形式。

4)美日两国都规定，节点按翼缘连接受弯矩和腹板连接受剪力的要求设计。美国附加规定了当梁翼缘的受弯承载力小于截面受弯承载力的70％或梁腹板受弯承载力大于截面受弯承载力的30％时，在柱连接板角部应将梁腹板与连接板焊接。日本过去在梁端混合连接中，采用弯矩由翼缘连接承受，剪力由腹板连接承受的设计方法，螺栓一般配置一列。在94年的文献[5]中指出，"现在该处的连接必需满足保有耐力连接的条件，考虑腹板高强螺栓连接也要部分地承受弯矩，要求布置2列到3列，与以前的连接相比，抗弯承载力储备提高了，这是结构设计上的一个特点。"这些都是北岭和阪神地震前的情况，震后基本上没有改变。只是北岭地震后，美国建议将梁腹板直接与柱焊接或与连接板焊接，以便减小梁翼缘焊缝处的焊缝应力，日本则尚无此规定。

5)与梁翼缘对应位置的柱加劲肋(美国叫做连续板)，日本一贯规定应比对应的梁翼缘厚度大一级，认为这是关键部位，为此多用一点材料是很值得的。美国过去根据传递梁翼缘压力的需要确定，考虑一部分内力由柱腹板直接传递，加劲肋厚度显著小于梁翼缘厚度。而且曾有一些设计规定，例如可取厚度等于梁翼缘厚度的一半。有的文献认为，太厚了可能产生较大残余应力，最好用试验确定。北岭地震中，有些加劲肋屈曲了，有的学者己提出改为与梁翼缘等厚的建议。

6)美国强调焊缝冲击韧性的重要性，规定了节点翼缘焊缝的冲击韧性指标，严格焊接工艺的探伤要求。日本一贯重视焊接质量，还没有看到在这方面有什么新的规定。

7)美国认为，钢材屈服点高出标准值较多是钢框架震害的重要原因之一，这也许在美国特别突出。美国钢材屈服点超过标准值很多，过去就有报导，如低碳钢A36的屈服强度可高达48ksi，抗拉强度可高达701Csi，它使连接实际要求的承载力大大提高，当按设计不能满足时，就要出现破坏。根据美国型钢生产商研究会所作调查和建议，AISC于97年规定将框架连接计算中的强度增大系数由过去的1.2提高到1.5(对A36)和1.3(对A572)，其它钢号仍保留1.2，强柱弱梁条件式中柱的抗弯承载力也作了相应提高。

6．我国采取的对策

我国早期的高层建筑钢结构基本上都是国外设计的，我国的设计施工规程是在学习国外先进技术的基础上制订的。由于日本设计的我国高层钢结构建筑较多，我国的设计、制作和安装人员对日本的钢结构构造方法比较熟悉，设计规定特别是节点设计，大部分是参照日本规定适当考虑我国特点制订的，部分规定吸收了美国的经验。美国北岭地震和日本阪神地震后所发表的报导，对我们有很大启示，在我国抗震规范中对高层钢结构的节点设计拟提出如下建议：

1)将梁截面局部削弱，可以确保塑性铰外移，这种构造具有优越的抗震性能。根据美国报导，梁翼缘削弱后可将受弯承载力降至0．8Mp，因钢材用量要增多，结合我国情况作为主要形式推广将难以接受，可将此方案列入了条文说明，必要时可参考采用。

2)参考日本新规定，将混合连接上端扇形切角的上部圆弧半径改为10-15mm，与半径35mm的切角相接；同时，规定圆弧起点与衬板外侧焊缝间保持10-15mm的间隔，以减小焊接热影响区的相互影响。至于日本采用的不开切角以及直通式不设切角的构造，因为我们没有经验，不敢贸然采用，有持今后对其性能进行验证后再作取舍。

3)在消除衬板的缺口效应方面，考虑割除衬板弄得不好会伤及母材，且费用较高，故采用角焊缝封闭衬板边缘的方法。上翼缘衬板影响较小，暂不作处理。下翼缘衬板边缘建议用6mm角焊缝沿下翼缘全宽封闭。因仰焊施工不便，角焊缝最多只能做到6mm；为了更好地消除缺口效应，应要求焊沿翼缘全宽满焊。

4)在翼缘焊接腹板栓接的混合连接中，按照弯矩仅由翼缘连接承受和剪力仅由腹板连接承受的原则设计时，在某些情况下是不安全的，因为当腹板的截面模量较大时，腹板要承受一部分弯矩。抗震规范修订草案除规定腹板螺栓连接应能承受梁端屈服时的剪力外，还规定当梁翼缘截面模量小于梁截面模量70％时，腹板螺栓不得少于2列，每列的螺栓数不得少于采用一列时的数量。

5)我国在梁翼缘对应位置设置的柱加劲肋，从一开始就注意到了日本的经验，规定了与梁翼缘等厚，北岭地震表明这样规定是适合的。

6)翼缘焊缝的冲击韧性要满足-30℃时27J的要求，这种试验我国过去没有做过，对于我国钢结构制作单位是否可以做到，需待调查后再确定是否列入。

这时要附带说明，美国SAC的有关规定是适用于美国3、4类地区，大体相当于7度强、8、9度地区，我国6度地区可适当放宽。

参考文献

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