摘要：通過(guò)鋼框架頂?shù)捉卿搸щp腹板頂?shù)捉卿摪雱傂赃B接類(lèi)型共五個(gè)原型試件在循環(huán)荷載作用下的擬靜力 試驗(yàn)，得到了各個(gè)試件義滯回曲線(xiàn)及骨架曲線(xiàn)，從而間接得到了各類(lèi)連接的抗震性能，分析了各類(lèi)連接 的能量耗散機(jī)制.在試驗(yàn)中，還記錄了梁柱連接中重點(diǎn)部位的應(yīng)變情況、節(jié)點(diǎn)域的變形情況以及柱節(jié)點(diǎn)域加勁 板的變形情況.分析了每種類(lèi)型的破壞機(jī)制及破壞原因.研究結(jié)果表明頂?shù)捉卿搸щp腹板頂?shù)捉卿摪雱傂赃B 接在計(jì)算此類(lèi)連接的連接剛度和抗彎承載力時(shí)應(yīng)考慮雙腹板角鋼的影響.
關(guān)鍵詞頂?shù)捉卿搸Ц拱咫p角鋼；鋼框架；半剛性連接
五個(gè)試件中，包括梁、柱均采用Q235熱軋H 型鋼，角鋼采用Q235鋼，所有螺栓均采用10.9 級(jí)M20摩擦型高強(qiáng)螺栓，焊縫采用E4311焊條焊 接.梁截面 H300 mm X 200 mm X 8 mm X 12 mm, 柱截面 H200 mm X 200 mm X 12 mm X 12 mm.五 個(gè)試件的梁柱均取自同一批的H型鋼，柱也一 樣.梁翼緣寬厚比^々二 8. 33，腹板高厚比h0/ 。二34.5，符合我國(guó)“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范”（08117-88)[1]規(guī)范要求.為了保持一致，五個(gè)試件在同一 加工廠由同一批工人來(lái)進(jìn)行制作、安裝.
柱節(jié)點(diǎn)域橫向加勁板厚度與梁翼緣厚度一 致，即？ 二 12 mm，位置處在梁翼緣相應(yīng)位置上.梁 加勁板厚度與梁翼緣厚度f(wàn)，也為12 mm.各試 件柱翼緣都設(shè)加勁肋.
本試驗(yàn)根據(jù)“建筑抗震試驗(yàn)方法規(guī)程” (JGJ101-96)[2]，采用擬靜力試驗(yàn)方案對(duì)梁柱連接 施加低周水平反復(fù)荷載作用.在梁端處施加反復(fù) 水平荷載.反復(fù)水平荷載采用分級(jí)施加，初始加載 為結(jié)構(gòu)極限荷載的20 %左右，每級(jí)增加約為總荷 載的20 %，在大致接近屈服荷載后，每級(jí)增加減 少到總荷載的10 %左右.在結(jié)構(gòu)達(dá)到屈服位移之 前，采用以上控制力的方法逐級(jí)加荷載，每級(jí)循環(huán) 2周，直至結(jié)構(gòu)屈服.屈服位移的確定可以采用以 下兩種方法:一是某一截面鋼材達(dá)到所用鋼材試 件事先測(cè)得的屈服應(yīng)變;二是P-A曲線(xiàn)出現(xiàn)較明 顯的拐點(diǎn).考慮到試驗(yàn)的具體情況，本試驗(yàn)采用第 二種方法來(lái)確定結(jié)構(gòu)的屈服位移.屈服后用量測(cè) 處梁的水平位移來(lái)控制試件荷載，位移步長(zhǎng)為屈 服位移，每級(jí)也循環(huán)2周，直到位移很大或試件破 壞，
2試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，其中尺0為節(jié)點(diǎn)初始轉(zhuǎn)動(dòng)剛 度,M，為試驗(yàn)終止時(shí)的節(jié)點(diǎn)彎矩，化為試驗(yàn)終 止時(shí)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角，Mpb為梁截面塑性彎矩，^為試 驗(yàn)終止時(shí)的延性系數(shù).滯回曲線(xiàn)見(jiàn)圖3，各節(jié)點(diǎn)骨 架曲線(xiàn)見(jiàn)圖4.
3試驗(yàn)結(jié)果分析
從滯回曲線(xiàn)中可以看出，JD2-1的連接初始剛 度要比JD1-1連接剛度大，原因主要是由于梁腹 板通過(guò)連接角鋼與柱翼緣相連，在加載過(guò)程中，限 制了梁腹板的轉(zhuǎn)動(dòng)從而間接地增加了梁柱連接的 抗彎剛度.JD2-2和JD2-3的連接剛度比JD1-2的 連接剛度大，但兩者差別的程度要比JD2-1和 JD1-1之間的小[3].
由于“骨架曲線(xiàn)”和一次加載的曲線(xiàn)相接近， 因此從骨架曲線(xiàn)中可以看出，五個(gè)試件除加載初 期有很小一段近似直線(xiàn)段外，其余呈明顯非線(xiàn)性， 這和單向加載所得到的曲線(xiàn)基本一樣.另外從曲 線(xiàn)中還可得出在加載后期隨著變形（曲率或位移） 的不斷加大，曲線(xiàn)切線(xiàn)的坡度不斷地降低，即切線(xiàn) 剛度不斷地減少，表現(xiàn)出明顯的剛度蛻化（又稱(chēng)剛 度退化）現(xiàn)象.JD2-l，JD2-2和JD2-3的骨架曲線(xiàn) 要比JD1-1，JDl-2的骨架曲線(xiàn)陡，這主要是JD2-1，JD2-2和jD2-3腹板設(shè)計(jì)有連接角鋼增加了連 接剛度;JD2-2和JD2-3的骨架曲線(xiàn)明顯要比JD2-1陡，原因主要是連接角鋼的剛度不同.同時(shí)骨架 曲線(xiàn)有波動(dòng)現(xiàn)象，經(jīng)分析判斷這可能是在反復(fù)加 載過(guò)程中高強(qiáng)螺栓出現(xiàn)松弛的緣故.
兩個(gè)連接類(lèi)型的抗彎承載力明顯不同，原因 主要是由于腹板處連接角鋼限制了梁腹板的轉(zhuǎn)動(dòng) 從而提高了連接的承載力.而在常用的設(shè)計(jì)方法 中假定彎矩全部由梁翼緣連接角鋼來(lái)承擔(dān)，剪力 由腹板處連接承受.但從試驗(yàn)結(jié)果以及國(guó)內(nèi)外文 獻(xiàn)中表明腹板所承擔(dān)的彎矩相當(dāng)大，不應(yīng)該在計(jì) 算中忽略，也就是說(shuō)在計(jì)算梁柱連接節(jié)點(diǎn)的彎矩 承載力時(shí)必須考慮腹板處連接角鋼的影響，在日 本的連接規(guī)范中已經(jīng)規(guī)定了必須考慮腹板連接的 設(shè)計(jì)方法.由于頂?shù)捉卿摵穸炔煌?，腹板角鋼的?響程度也不同，當(dāng)頂?shù)捉卿撦^小時(shí)，影響作用要 大，當(dāng)頂?shù)捉卿撓鄬?duì)較厚時(shí)，影響作用有所減小.
為了更清楚地分析和比較各節(jié)點(diǎn)的抗震性 能，需考慮結(jié)構(gòu)耗能特性和結(jié)構(gòu)的阻尼，它們是結(jié) 構(gòu)恢復(fù)力特性的重要內(nèi)容，也是衡量結(jié)構(gòu)抗震性 能的重要指標(biāo).耗能的大小采用耗能耗散系數(shù)來(lái) 表示.等效粘滯阻尼比^ 二 E/(2k).根據(jù)圖5所 示，某一循環(huán)的耗能系數(shù)
式中，Sd+aw為滯回曲線(xiàn)一個(gè)循環(huán)所包圍的 面積，是結(jié)構(gòu)一個(gè)循環(huán)所耗散的能量；S霞+ ODn
圖5耗能系數(shù)£：計(jì)算示意圖 為與本結(jié)構(gòu)相同的線(xiàn)彈性體所吸收的能量.
對(duì)連接試件耗能系數(shù)E和等效粘滯阻尼比 的計(jì)算結(jié)果表明，連接屈服后，隨著荷載增加， 耗能系數(shù)E和等效粘滯阻尼比？$也逐漸增大，說(shuō) 明連接的耗能能力隨著變形的增大逐漸提高從 DH3815記錄儀所測(cè)出的各點(diǎn)應(yīng)變片的應(yīng)變值可 以得出，在整個(gè)加載過(guò)程中，連接附近梁上下翼緣 的應(yīng)力發(fā)展較快.JD1-1中，梁端處應(yīng)力只有24.42 N/mm2；JDl-2中，梁端處應(yīng)力也只有32. 77 N/ mm2;JD2-l和JD2-2中，梁端處應(yīng)力分別為 207.24 N/mm2 和 54.89 N/mm2.只有 JD2-3 中梁 端與柱端交點(diǎn)處屈服;連接處柱腹板表面的應(yīng)力 JD2-1的應(yīng)力發(fā)展最快，達(dá)到了 97.25 N/mm2;^ 勁肋上的應(yīng)力發(fā)展很快，jD2-3的柱加勁肋處應(yīng)力 最大達(dá)到290. 93 N/mm2.
本文通過(guò)鋼框架頂?shù)捉卿?、帶雙腹板頂?shù)捉?鋼半剛性連接類(lèi)型共五個(gè)原型試件在循環(huán)荷載作 用下的擬靜力試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：a.頂?shù)捉卿?連接的初始剛度很小，連接承載力主要與頂角鋼 塑性抗彎承載力以及梁的截面剛度有關(guān).連接所 吸收的能量主要由頂?shù)捉卿摰淖冃蝸?lái)耗散.b.由 于雙腹板角鋼的約束，帶雙腹板頂?shù)捉卿撨B接的 初始剛度和抗彎承載力明顯高于同樣構(gòu)造的頂?shù)?角鋼連接的初始剛度和抗彎承載力，因此計(jì)算此 類(lèi)連接的連接剛度和抗彎承載力時(shí)應(yīng)考慮雙腹板 角鋼的影響.
