鋼結(jié)構(gòu)體系力學(xué)性能試驗(yàn)方法 編制說(shuō)明

1《鋼結(jié)構(gòu)體系力學(xué)性能試驗(yàn)方法》編制說(shuō)明一、工作簡(jiǎn)況，包括任務(wù)來(lái)源、制定背景、起草過(guò)程等。化。配式住宅建設(shè)”。近年來(lái)，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)正不斷向進(jìn)一步節(jié)約資源和材料的綠2結(jié)構(gòu)體系力學(xué)性能試驗(yàn)方法領(lǐng)域的空缺使得國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)體系難以為鋼結(jié)構(gòu)3(1)2021.06~2021.09調(diào)研總結(jié)國(guó)內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)體系力學(xué)性能試驗(yàn)研究進(jìn)展與(2)2021.10編制組第一次工作會(huì)議(線(xiàn)上)，討論標(biāo)準(zhǔn)編制工作大綱；2022.04各參編單位起草標(biāo)準(zhǔn)初稿；(4)2022.05編制組第二次工作會(huì)議(線(xiàn)上)，討論標(biāo)準(zhǔn)初稿；(5)2022.06~2023.02各參編單位修改標(biāo)準(zhǔn)初稿；(6)2023.03編制組成立暨第一次工作會(huì)議(線(xiàn)下)，討論標(biāo)準(zhǔn)的修改稿；(7)2023.04~2023.06各單位進(jìn)行修改，形成征求意見(jiàn)稿。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，還包括修訂前后技術(shù)內(nèi)容的對(duì)比?；疽笙鄥f(xié)調(diào)。GB2021GB2017建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(2016年版)GB50011-20101范圍2規(guī)范性引用文件3術(shù)語(yǔ)和定義4總體要求5試驗(yàn)支承和加載裝置加載裝置加載制度46試驗(yàn)量測(cè)力值測(cè)量位移及變形測(cè)量應(yīng)變測(cè)量溫度測(cè)量誤差分析7材料性能試驗(yàn)材料單調(diào)拉伸試驗(yàn)材料疲勞試驗(yàn)材料沖擊功與斷裂韌性試驗(yàn)材料低周疲勞試驗(yàn)平滑缺口圓棒試驗(yàn)材料高溫試驗(yàn)8材料性能試驗(yàn)壓構(gòu)件試驗(yàn)彎構(gòu)件試驗(yàn)拉構(gòu)件試驗(yàn)墻試驗(yàn)構(gòu)件試驗(yàn)沖擊構(gòu)件試驗(yàn)爆炸構(gòu)件試驗(yàn)構(gòu)件試驗(yàn)9連接和節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)焊縫連接試驗(yàn)緊固件連接試驗(yàn)梁柱節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)柱腳節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)銷(xiāo)軸節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)鑄鋼節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)管節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)5索夾節(jié)點(diǎn)抗滑移試驗(yàn)10結(jié)構(gòu)體系試驗(yàn)11疲勞附錄B(資料性)材料低周疲勞試驗(yàn)加載制度附錄E(資料性)剪力墻試驗(yàn)加載制度附錄F(資料性)屈服點(diǎn)定義方法附錄G(資料性)常用的梁柱節(jié)點(diǎn)循環(huán)加載制度附錄H(資料性)梁柱節(jié)點(diǎn)試件的層間位移角和節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角的定義和測(cè)量方法濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益容如下：61875257.5107.525125勞試驗(yàn)1875257.5107.525125一5015151550.引伸計(jì)量測(cè)范圍和2%)下的等幅循環(huán)和逐級(jí)上升變幅循環(huán)，前者應(yīng)變幅值為1.5%，后者應(yīng)變幅值范圍為-1%至5%；有1種正向(拉方向)幅別為1%和2%)的移幅循環(huán)，應(yīng)變幅中心始終朝正向(拉方向)移動(dòng)；最后1斷裂7斷裂550/690-2斷裂斷裂斷裂550/690-2斷裂斷裂-7-8-9斷550/690-1(a)斷裂0.5-0.5(b)550/690-3(c)550/690-42.0-2.0(d)8%斷裂550/690-7斷裂(g)斷裂(f)斷裂(h)550/690-9050505505050544332110-0...........6.05.04.03.02.01.0%斷裂550/690-7斷裂(g)斷裂(f)斷裂(h)550/690-9050505505050544332110-0...........6.05.04.03.02.01.00(j)斷裂2.0-2.03.02.52.01.51.00.5-0.5-2.0-2.5-3.0550/690-5(e)4.0-4.03.02.52.01.51.00.5-0.5-2.0-2.5-3.05550/690-65550/690-8(i)550/550/690-10.07.012.5.5.08.07.55.55.03.02.50.5斷裂550/690-11(k)550/690-13(m)9.08.07.56.56.05.04.53.53.02.00.56.04.02.0-2.0-3.0斷裂550/690-12(l)550/690-14(l)9名義應(yīng)力(MPa)名義名義應(yīng)力(MPa)名義應(yīng)力(MPa)夾頭夾頭夾頭夾頭引伸計(jì)試件加載設(shè)備各個(gè)試件在單調(diào)拉伸下的名義應(yīng)力－應(yīng)變曲線(xiàn)如圖1.4所示?？梢钥闯?，分別為殘余塑性應(yīng)變達(dá)到0.01%和0.2%所對(duì)應(yīng)的名義應(yīng)力(定義f0.01和f0.2作為鋼材的比例極限和條件屈服強(qiáng)度)，fu和εu分別為名義極限強(qiáng)度和極限應(yīng)變(對(duì)ff和εf分別為名義斷裂強(qiáng)度及其對(duì)應(yīng)的應(yīng)變，f0.2/fu為鋼材的均略小于其名義屈服強(qiáng)度(550MPa和690MPa)；雖然兩種鋼材名義極限強(qiáng)度對(duì)但均滿(mǎn)足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)對(duì)鋼材屈強(qiáng)比不大于0.85的000800600400200斷裂0102030405060名義應(yīng)變(%)0008006004002000斷裂0102030405060名義應(yīng)變(%)MPa名義應(yīng)力(MPa)MPa名義應(yīng)力(MPa)06004002000-200-400-6000--106004002000-200-400-6000--2號(hào)Ef0.01f0.2fuεufffεff0.2/fu63308.08005.5Q550和Q690高強(qiáng)鋼材的各個(gè)試件在循環(huán)加載下的名義應(yīng)力－應(yīng)變曲線(xiàn)分(1)無(wú)論是在小應(yīng)變幅還是大應(yīng)變幅的常幅循環(huán)下，兩種鋼材的滯回圈及(3)從各個(gè)變幅循環(huán)的滯回曲線(xiàn)來(lái)看，加載歷史對(duì)高強(qiáng)鋼材滯回曲線(xiàn)的影 550-2.0-0.500.51.0 550-3.0-1.5-1.0-0.500.51.01.52.0MPa名義應(yīng)力(MPa)06004002000-200-400-600-80006004002000-200-400-600-800 550-20102030405060 550-3010203040506006004002000-200-400-6000--406004002000-200-400-6000--606004002000-200-400-6000--606004002000-200-400-6000--4550-4550-4.0-3.0-2.0-1.001.02.03.04.006004002000-200-400-600-800 550-40102030405060 550-5.0-4.0-2.002.04.06.006004002000-200-400-600-800 550-50102030405060550-6.0-4.0-2.002.04.06.006004002000-200-400-600-800 550-60102030405060 550-7.0-3.0-2.0-1.001.02.03.04.006004002000-200-400-600-800 550-7010203040506006004002000-200-400-6000--406004002000-200-400-6000--2 550-8.0-3.0-2.0-1.001.02.03.04.006004002000-200-400-600-800 550-80102030405060 550-9.0-1.001.02.03.04.05.06.006004002000-200-400-600-800 550-9010203040506006004002000-200-400-600--1.001.02.03.04.05.06.07.006004002000-200-400-600-800 010203040506006004002000-200-400-600-800 02.04.06.08.010.012.006004002000-200-400-600-800 010203040506006004002000-200-400-600006004002000-200-400-600-80006004002000-200-400-600-800 02.04.06.08.010.012.006004002000-200-400-600-800 010203040506006004002000-200-400-600-800 02.04.06.08.010.012.006004002000-200-400-600-800 0102030405060 --4.0-2.002.04.0--406004002000-200-400-600-800 0102030405060 690-20.0-0.50006004002000-200-400-600-800 690-2010203040506006004002000-200-400-600-800-206004002000-200-400-600-800-406004002000-200-400-600-800-606004002000-200-400-600-800-6 690-3.0-1.5-1.0-0.500.51.01.52.006004002000-200-400-600-800 690-30102030405060 690-4.0-3.0-2.0-1.001.02.03.04.006004002000-200-400-600-800 690-40102030405060 690-5.0-4.0-2.002.04.06.006004002000-200-400-600-800 690-50102030405060690-6690-6.0-4.0-2.002.04.06.006004002000-200-400-600-800 690-6010203040506006004002000-200-400-600-80006004002000-200-400-600-800-406004002000-200-400-600-800-406004002000-200-400-600-800-2 690-7.0-3.0-2.0-1.001.02.03.04.006004002000-200-400-600-800 690-70102030405060 690-8.0-3.0-2.0-1.001.02.03.04.006004002000-200-400-600-800 690-80102030405060 690-9.0-1.001.02.03.04.05.06.006004002000-200-400-600-800 690-90102030405060 3.07.002.04.06.006004002000-200-400-600-800 010203040506006004002000-200-400-600-80006004002000-200-400-600-800 02.04.06.08.010.012.006004002000-200-400-600-800 010203040506006004002000-200-400-600-800 02.04.06.08.010.012.006004002000-200-400-600-800 010203040506006004002000-200-400-600-800 02.04.06.08.010.012.006004002000-200-400-600-800 010203040506014-4.0-2.002.04.0-406004002000-200-400-600-800 01020304050602受壓構(gòu)件試驗(yàn)1試件設(shè)計(jì)(1)鋼材牌號(hào)：內(nèi)核鋼管鋼材牌號(hào)，環(huán)肋外套管鋼材牌號(hào)(2)內(nèi)核鋼管幾何尺寸：外徑D、壁厚t、構(gòu)件長(zhǎng)度L(3)外套管幾何尺寸：縱向肋板高度h、豎向肋板厚度b、環(huán)肋間距Δ(4)初始缺陷：初彎曲、加載偏心(5)內(nèi)核邊界約束條件B2.1.2內(nèi)核管設(shè)計(jì)(1)制造工藝。在鋼管結(jié)構(gòu)如管桁架結(jié)構(gòu)中，管件通常包括無(wú)縫鋼管與焊位長(zhǎng)度重量》GB/T21835-2008中涉及mmmm加載條件考(3)截面尺寸。在工程設(shè)計(jì)中，內(nèi)核管截面尺寸通常參考規(guī)范中的通用管5300453004L(mm)D(mm)Ic(mm4)Ynd1150076458.830.630.81323000764117.671.270.449(4)加固施工模擬。在加固工程項(xiàng)目中，一般可要求在進(jìn)行施工作業(yè)前對(duì)1.3外套管設(shè)計(jì)計(jì)外套管時(shí)通過(guò)修改環(huán)向肋板的尺寸，保證兩個(gè)半圓形套管在拼接方向預(yù)留mm的間隙。實(shí)際施工時(shí)，通過(guò)控制擰緊螺栓外露絲扣的數(shù)量保證外套管與弱環(huán)向肋板外套管與內(nèi)核管保持貼緊環(huán)向肋板 縱向肋板根據(jù)螺栓桿長(zhǎng)度預(yù)留8mm間隙(1)加固段長(zhǎng)度。根據(jù)第二章對(duì)非全長(zhǎng)加固構(gòu)件的彈性屈曲分析結(jié)論，采段長(zhǎng)度形式，如圖2.2所示。(2)外套管截面尺寸。根據(jù)屈曲約束構(gòu)件中約束比概念，外套管的彈性屈P'cr,s(kN)Pyc(kN)?1.626.6.603.68(3)環(huán)向肋板間隔。根據(jù)屈曲約束構(gòu)件中約束比概念，外套管的彈性屈曲Δ(mm)Pcr,s(kN)Pyc(kN)?1.6226.6.603.62試驗(yàn)裝置m(a)端部約束裝置設(shè)計(jì)圖(b)端部約束裝置安裝圖3試驗(yàn)加載核管5%屈服荷載的初始荷載再卸載，檢查應(yīng)變片數(shù)據(jù)是否正常；(4)正式加載L1500-50-500、L4000-50-500，具體試驗(yàn)操作流程為：(1)先將內(nèi)核管插入至上試驗(yàn)停機(jī)準(zhǔn)則(1)構(gòu)件整體發(fā)生明顯彎曲屈曲，跨中側(cè)向位移超過(guò)構(gòu)件長(zhǎng)度的1/25；(2)達(dá)到極限荷載，承載力出現(xiàn)明顯下降段，加載至峰值承載力的80%；(2)構(gòu)件軸向位移超過(guò)構(gòu)件長(zhǎng)度的2%。測(cè)量布置方案.1位移計(jì)布置方案測(cè)點(diǎn)布置方案如圖2.6所示，對(duì)各測(cè)點(diǎn)詳細(xì)說(shuō)明如下：移。跨中位移計(jì)包括分別對(duì)內(nèi)核與外套管的東水、西水2組水平位移計(jì)，共4.2應(yīng)變測(cè)量方案共5個(gè)截面布置應(yīng)變片，每個(gè)截面對(duì)稱(chēng)布置4個(gè)豎向應(yīng)變片C1~C4；由于采用單刀鉸方向S(3)S(4)S(1)S(2)S單刀鉸方向S(3)S(4)S(1)S(2)S(5)S(6)北東C(1)C(2)C(1)C(3)CC(3)西單刀鉸方向南5試驗(yàn)結(jié)果1破壞模式與結(jié)果匯總圖2.8給出了所有試件最終極限狀態(tài)下的破壞模態(tài)，可以發(fā)現(xiàn)除了緩慢上升直至加載結(jié)束仍未發(fā)生明顯彎曲屈曲現(xiàn)象；L3000-50-500P1試件與(a)L1500(b)L1500-50-500(c)L3000(d)L3000-50-500(e)L3000-50-500N0(f)L3000-50-500N8(g)L3000-40-500(h)L3000-60-500(i)L3000-50-300(j)L3000-50-600(k)L3000-50-500P1(l)L3000-50-500P2(m)L4000(n)L4000-50-500到，Peb為根據(jù)彈性屈曲理論公式計(jì)算得到的彈性屈曲荷載，p直接整體屈曲。該類(lèi)型構(gòu)件的失效特征為試件在軸壓作用下， (L1500、L3000、L4000)與8根加固試件(L3000-50-500/N0/N8/P1/P2、分為三段，前期軸向剛度與失效模式Ⅰ相同；繼續(xù)加載曲線(xiàn)出L、L3000-50-300)。失效模式Ⅲ：全截面屈服強(qiáng)化。該類(lèi)型構(gòu)件的失效特征與失效模式Ⅱ接近，DtLLeNuNyPebpL07.38L005L0162.5L50-5005.25L50-50009L50-5001762.38.658.37L40-5006.426.94L60-500270L50-3000640L50-6003.91L0-500N0062.52L0-500N8095.51L0-500P108L0-500P214.560246001020300010203040(a)失效模式Ⅰ(b)失效模式Ⅱ(c)失效模式Ⅲ2.10為所有構(gòu)件的荷載-端部轉(zhuǎn)角曲線(xiàn)，可以發(fā)現(xiàn)未加固構(gòu)件(L1500、L3000、L4000)的荷載-端部轉(zhuǎn)角曲線(xiàn)整體平滑，曲線(xiàn)的拐點(diǎn)位置過(guò)渡自然，說(shuō)相比于未加固構(gòu)件，加固構(gòu)件的荷載-轉(zhuǎn)角曲線(xiàn)不夠光滑，曲線(xiàn)整體存在波 4003503002502000400350300250200040035030025020004003503002502000 L1 L1500L3000L40001012345端部轉(zhuǎn)角(°)LL3000-50-500N0L3000-50-500L3000-50-500N8-4-3-2-1012345端部轉(zhuǎn)角(°)a構(gòu)件b載比對(duì)照組 L3000-50-500P1L3000-50-500P2L3000-50-500-5-4-3-2-1012345端部轉(zhuǎn)角(°)4003503002502000-LL1500-50-500L3000-50-500L4000-50-5001012345端部轉(zhuǎn)角(°)(c)非全長(zhǎng)加固對(duì)照組(d)內(nèi)核長(zhǎng)細(xì)比對(duì)照組400350300250200L3000-40-500L3000-50-500LL3000-40-500L3000-50-500L3000-60-500-5-4-3-2-1012345端部轉(zhuǎn)角(°)LL3000-50-600L3000-50-500L3000-50-300-5-4-3-2-1012345端部轉(zhuǎn)角(°)(e)外套管截面高度對(duì)照組(f)外套管環(huán)肋間距對(duì)照組。3結(jié)構(gòu)體系擬靜力試驗(yàn)試件設(shè)計(jì)1800030003000300030003000300023567849 1800030003000300030003000300023567849 DCBA0 680049006800400040006800490068006800011380070038009300CBDACBDb件為8度(0.2g)設(shè)防，場(chǎng)地類(lèi)別為III類(lèi)，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，抗震設(shè)防選用4.6級(jí)M19栓釘，樓板混凝土強(qiáng)度為C30，內(nèi)部雙層雙向配筋，強(qiáng)度為HRB12×12冷彎方鋼管，框架梁為HM294×200×8×12在永久荷載和可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下最大撓度為l/655，小于撓度限度限值l/500，滿(mǎn)足規(guī)范要求。框架在水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用下的最大450015003003117300030009117300的限450015003003117300030009117300所有框架柱的截面均為□300×300×12×12，所有橫向框架梁、縱向框架梁以及次HM。cc0c0bbb60003506000b)b-b立面圖cc-c立面圖12270121205011616211650002001227012120501161621165000200A支撐節(jié)點(diǎn)B撐節(jié)點(diǎn)300138a詳圖 樓板接縫502050栓釘預(yù)留孔栓釘栓釘8200c框架連接詳圖b詳圖 20mm加勁肋座d詳圖3.2材料性能試件加工過(guò)程中，方鋼管柱、熱軋工形梁、端板、加勁肋所用的鋼材見(jiàn)表A為斷后伸長(zhǎng)率。柔性支撐(直徑25mm)和樓板內(nèi)配筋(直徑8mm)委托檢測(cè)45001500梁力墻進(jìn)行MPa45001500梁力墻E(MPa)fy(MPa)fu(MPa)A(%)6134876588582727579.4388172———8.553.3試驗(yàn)裝置固定在北側(cè)反力墻上，用于施加水平往復(fù)荷載。6個(gè)作動(dòng)器的最大行程均為西榀框架BBC*2C6A*W東榀框架BB*1C*1A*E向 向300030003002850作動(dòng)器作動(dòng)器東榀框架A3WA2EA2WA1EA1W實(shí)驗(yàn)室臺(tái)面(a)試件照片A3E(b)300030003002850作動(dòng)器作動(dòng)器東榀框架A3WA2EA2WA1EA1W實(shí)驗(yàn)室臺(tái)面(a)試件照片A3E(b)二層作動(dòng)器墊塊三層墊塊柱子(c)三層作動(dòng)器墊塊A3*C35/C36C33/CC35/C36C33/C34柔性支撐75t作動(dòng)器A2*C25/C26C21/C25/C26C21/C2250t作動(dòng)器A1*C13/C1C13/C14C15/C16C11/C12底座實(shí)驗(yàn)室臺(tái)面底座6000358060003580b面圖層墊塊柱子3.4試驗(yàn)加載制度步，并且東榀框架和西榀框架各三個(gè)作動(dòng)器的荷載分別保持三層:二層:一層頂點(diǎn)位移/mm頂點(diǎn)位移/mm987654320 2.16%4.68% 2.16%4.68%4.32%3.96%3.60%彈性彈塑性3.24%2.88%工況III:靜力推覆試驗(yàn)0.72% 06圈6圈4圈 工況I:對(duì)稱(chēng)擬靜力試驗(yàn)工況II:對(duì)稱(chēng)中心偏移靜力試驗(yàn) 796.5708619.5531442.5354265.588.50-88.5-265.5頂點(diǎn)位移角的加載制度結(jié)合《建筑抗震試驗(yàn)規(guī)程》(JGJ/T101-2015)[49]和美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)I角0.12%和為52%。(2)工況II：對(duì)稱(chēng)中心偏移擬靜力試驗(yàn)。在二層和三層作動(dòng)器端頭與試件連接端之間增設(shè)鋼墊塊，將作動(dòng)器的中心位置偏移至試件頂點(diǎn)位移角為2.16%的位置。以頂點(diǎn)位移角為。85010001000100010001000D3E/D3WLC3E/LC3WS1S1 S2S1S1D2E/D2WLC2E/LC2WS1S1S1S1S85010001000100010001000D3E/D3WLC3E/LC3WS1S1 S2S1S1D2E/D2WLC2E/LC2WS1S1S1S1S1S1350350200S2S3S3S4S3S3S1S1350350S3S33.5測(cè)量方案圖3.8。每個(gè)作動(dòng)器加載端布置有力傳感器(LC)，以監(jiān)測(cè)施加在框架上的側(cè)向力。東西兩榀框架的南側(cè)各布置了4個(gè)位移計(jì)(D)，以監(jiān)測(cè)各層梁軸線(xiàn)高度及350350節(jié)點(diǎn)變形量測(cè)D1E/D1WLC1E/LC1W S4D1E/D1WLC1E/LC1W北D0E/D0W北100100100100截面S1截面S2550西東截面S361.573.573.573.5力傳感器位移計(jì)應(yīng)變片傾角儀708080808080807070808080ABCDEABCDEFGHIABCDE61.55061.5561.55073.5773.5西東西西73.5框架榀框架73.5框架榀框架73.573.5截面S4TmmII下邊緣形柱6261節(jié)點(diǎn)域形梁南北0T2T3I7T6T9T5T4T1I8形柱6261節(jié)點(diǎn)域形梁南北0T2T3I7T6T9T5T4T1I8(a)量測(cè)示意圖(b)傳感器布置圖3.8東榀框架節(jié)點(diǎn)變形量測(cè)方案3.6框架的整體受力性能3.6.1滯回性能與骨架曲線(xiàn)a中基底剪力為六個(gè)作動(dòng)器的荷載總和。在對(duì)稱(chēng)擬靜力試驗(yàn)(工況I)中，試件表現(xiàn)靜力推覆試驗(yàn)(工況III)中，結(jié)構(gòu)在達(dá)到峰值承載力(對(duì)應(yīng)的頂點(diǎn)位移角頂點(diǎn)位移角可以達(dá)到7.69%。結(jié)構(gòu)的側(cè)向極限承載力為試件總重(1335.6kN，不包括底座)的1.95倍。c架均表現(xiàn)出穩(wěn)定的滯回性能及良好的延性。由于連接在兩榀框架基底剪力為其各層作動(dòng)器的荷載總和。0各級(jí)循環(huán)第一圈和最后一圈位移峰值點(diǎn)所連成的骨架曲線(xiàn)也標(biāo)于圖3.9中 mma整體b框架(c)東榀框架圖3.9基底剪力-頂點(diǎn)位移角滯回曲線(xiàn)及骨架曲線(xiàn) 1a一層b二層c三層對(duì)稱(chēng)擬靜力試驗(yàn)(工況I)峰值位移(頂點(diǎn)位移角2.52%)處各層的層間位稱(chēng)中心偏移擬靜力試驗(yàn)(工況II)峰值位移(頂點(diǎn)位移角4.68%)處各層的層間位移角分別為3.6.2側(cè)移剛度a位移31.9mm(即頂點(diǎn)位移角0.36%)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，線(xiàn)性擬合求得結(jié)構(gòu)整體和各層的kN/mmkN/mmkN/mmkN/mmKi40200一層:層剪力/層間側(cè)移二層:層剪力/層間側(cè)移三層:層剪力/層間側(cè)移整體:基底剪力/頂點(diǎn)側(cè)移對(duì)稱(chēng)中心偏移2.52%4.68%7.6對(duì)稱(chēng)中心偏移對(duì)稱(chēng)擬靜力試驗(yàn)擬靜力試驗(yàn)單向推覆試驗(yàn)擬合可求得框架在初始位置側(cè)移剛度k0?？蚣艹跏嘉恢脗?cè)移剛度退化曲線(xiàn)見(jiàn)圖3.12。結(jié)構(gòu)在以屈服位移(頂點(diǎn)位移角0.36%)加載的四圈循環(huán)結(jié)束之前，側(cè)移K00072%.108%.1.44%1.80%2.52%一層:層剪力/層間側(cè)移072%.108%.1.44%1.80%2.52%二層:層剪力/層間側(cè)移三層:層剪力/層間側(cè)移整體:基底剪力/頂點(diǎn)側(cè)移3二層塑性位移/mm頂點(diǎn)塑性位移/mm累積二層塑性位移/mm累積頂點(diǎn)塑性位移/mm三層塑性位移/mm一層塑性位移/mm累積三層塑性位移/mm累積一層塑性位移二層塑性位移/mm頂點(diǎn)塑性位移/mm累積二層塑性位移/mm累積頂點(diǎn)塑性位移/mm三層塑性位移/mm一層塑性位移/mm累積三層塑性位移/mm累積一層塑性位移/mm000000000000000000I)中每半圈循環(huán)的頂點(diǎn)或?qū)娱g的塑性位移和累積塑性位移，如圖3.13。b一層a00(c)二層(d)三層中作出工況I(對(duì)稱(chēng)擬靜力試驗(yàn))和工況II(對(duì)稱(chēng)中心偏移擬靜力試驗(yàn))每圈正向最大位移處，以及工況III(靜力推覆試驗(yàn))中整數(shù)倍初始屈服位移(頂點(diǎn)位490%80%70%60%50%40%30%20%10%三層二層一層對(duì)稱(chēng)中心偏移擬靜力試驗(yàn)對(duì)稱(chēng)擬靜力試驗(yàn)靜力推覆試驗(yàn)數(shù)3.6.4耗能性能耗能曲線(xiàn)見(jiàn)圖3.15。工況I(對(duì)稱(chēng)擬III心偏移擬靜力試驗(yàn))僅平衡位置不同，5耗能累積耗能耗能累積耗能25020000耗能耗能累積耗能25020005000040200耗耗能累積耗能圈數(shù)8006004002000040200040200b構(gòu)耗能累積耗能耗能累積耗能80060040020008006004002000(c)二層結(jié)構(gòu)(d)三層結(jié)構(gòu)循環(huán)加載每圈內(nèi)框架各層的層間耗能比和累積層間耗能比分別見(jiàn)圖3.16和90%80%70%60%50%40%30%20%10%對(duì)稱(chēng)中心偏移擬靜力試驗(yàn)對(duì)稱(chēng)擬靜力試驗(yàn)對(duì)稱(chēng)中心偏移擬靜力試驗(yàn)對(duì)稱(chēng)擬靜力試驗(yàn)層%%0.36%6對(duì)稱(chēng)中心偏移擬靜力試驗(yàn)對(duì)稱(chēng)擬靜力試驗(yàn)90%80%70%60%50%40%30%20%對(duì)稱(chēng)中心偏移擬靜力試驗(yàn)對(duì)稱(chēng)擬靜力試驗(yàn).36%頂點(diǎn)位移角(圈數(shù))90%80%70%60%50%40%30%20%10%對(duì)稱(chēng)中心偏移擬靜力試驗(yàn)西榀框架榀框架對(duì)稱(chēng)擬靜力試驗(yàn)對(duì)稱(chēng)中心偏移擬靜力試驗(yàn)西榀框架榀框架對(duì)稱(chēng)擬靜力試驗(yàn)24%0.36%頂點(diǎn)位移角(圈數(shù))3.7框架中的構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)受力性能(中節(jié)點(diǎn)南側(cè)梁)和MN(中節(jié)點(diǎn)北側(cè)梁)。00005533311166444222 BR-E11 BR-E12 BR-W11應(yīng)變片失效0.36%支撐屈曲支撐屈服彈性階段0.36%支撐屈服應(yīng)變片失效應(yīng)變片失效-25002000εy0500屈曲5533311166444222 BR-E11 BR-E12 BR-W11應(yīng)變片失效0.36%支撐屈曲支撐屈服彈性階段0.36%支撐屈服應(yīng)變片失效應(yīng)變片失效-25002000εy0500屈曲段 BR-E21 BR-E22BRW21 BR-W22NNN(a)東榀框架(b)西榀框架3.7.1構(gòu)件的受力性能(1)支撐圖中每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)代表各加載級(jí)第一圈循環(huán)峰值位移處支撐上布置的兩個(gè)應(yīng)變片-.8-1.2-0.600.61.21.800ε00y0.8-1.2-0.600.61.28- BR-E31 BR-E32BRW31支撐屈服應(yīng)變片失效BR-W322%6%- BR-E31 BR-E32BRW31支撐屈服應(yīng)變片失效BR-W322%6%ab支撐εy01.21.8c撐正向位移峰值點(diǎn)支撐受拉參與框架受力，在彈性階段(頂點(diǎn)位移角小于0.36%)應(yīng)變與頂點(diǎn)位移角基本呈線(xiàn)性關(guān)系。一層和二層的支撐在頂點(diǎn)位移角達(dá)b。(2)柱離上方梁軸線(xiàn)1000mm和2000mm的兩個(gè)截面9hb85010001000100010001000100010001000McTεε柱頂截面柱底截面1 cWMBεε3εεhNVεεhh曲率，進(jìn)而可以得到彈性截面上的軸力(Nc)和彎矩(MT和MB)。由于柱子上彎矩呈線(xiàn)性分布，故可以通過(guò)線(xiàn)性外推的方法得到柱頂及柱腳截面的彎矩McThb85010001000100010001000100010001000McTεε柱頂截面柱底截面1 cWMBεε3εεhNVεεhhWWNMTMT ch chNNMcBMcBNcBVcBMcBMcBVbVbNMcTNMcTbcNbc600035006000ccTMTMTMBhhMcBMBMBMThh圖中標(biāo)出了塑性相關(guān)曲線(xiàn)(梭形虛線(xiàn))和彈性相關(guān)曲線(xiàn)(菱形虛線(xiàn))。塑性相關(guān)yyMM+NN=1yyMy=fycWcNy=fycAc曲線(xiàn)以外時(shí)，表明材料產(chǎn)生了強(qiáng)化，承載力已經(jīng)大于全截面塑性承載力。從圖中各個(gè)框架柱柱端截面的彎矩-軸力相關(guān)曲線(xiàn)可以看出，試驗(yàn)中柱端內(nèi)力以彎矩為主，而軸力影響較小。六個(gè)框架柱的柱腳在工況I(對(duì)稱(chēng)擬靜力試驗(yàn))中(a)C13柱底(b)C13柱頂(c)C23柱底(d)C23柱頂(e)C33柱底(f)C33柱頂柱底截面為例，作出彎矩-層間位移角滯回曲線(xiàn)以研究柱端的循環(huán)受力性能。柱腳在循環(huán)受力過(guò)程中出現(xiàn)了明顯的屈服和屈曲，表現(xiàn)出了良好的循環(huán)耗能性能cef))進(jìn)入法。反彎點(diǎn)法，作為一種常用的框架分析方法，簡(jiǎn)單地假定首層柱反彎點(diǎn)位于將反彎點(diǎn)相對(duì)高度y定義為反彎點(diǎn)高度h(柱反彎點(diǎn)與柱腳或下方梁軸線(xiàn)之工況III中每間隔頂點(diǎn)位移角0.36%處的反彎點(diǎn)相對(duì)高度進(jìn)行分析并匯總于圖將試驗(yàn)彈性階段測(cè)得的反彎點(diǎn)相對(duì)高度與框架簡(jiǎn)化分析方法所得的反彎點(diǎn)相對(duì)高度進(jìn)行對(duì)比。底層邊柱(C11、C12、C15和C16)的反彎點(diǎn)相對(duì)高度試三層柱(C3*)以及一層中柱(C13和C14)反彎點(diǎn)位置均比試驗(yàn)結(jié)果略高?？侷結(jié)束時(shí)降至0.3，在極限位移狀態(tài)下降反彎點(diǎn)相對(duì)高度反彎點(diǎn)相對(duì)高度反彎點(diǎn)相對(duì)高度反彎點(diǎn)相對(duì)高度反彎點(diǎn)相對(duì)高度反彎點(diǎn)相對(duì)高度驗(yàn)結(jié)果彎點(diǎn)法D-值法工況II工況IIIC21C22C23況I工況II工況IIIC11C12C13反彎點(diǎn)相對(duì)高度反彎點(diǎn)相對(duì)高度反彎點(diǎn)相對(duì)高度反彎點(diǎn)相對(duì)高度反彎點(diǎn)相對(duì)高度反彎點(diǎn)相對(duì)高度驗(yàn)結(jié)果彎點(diǎn)法D-值法工況II工況IIIC21C22C23況I工況II工況IIIC11C12C13況I工況II工況IIIC41C42C43況I工況I工況II工況IIIC31C32C33工況I工況II工況IIIC51C52C53工況II工況IIIC61C62C63況I層柱C1*層柱C2*三層柱C3*0000加載進(jìn)度加載進(jìn)度10加載進(jìn)度加載進(jìn)加載進(jìn)度10加載進(jìn)度加載進(jìn)度加載進(jìn)度(3)梁試驗(yàn)中監(jiān)測(cè)了東榀框架的梁端轉(zhuǎn)角(圖3.8)。梁內(nèi)力分析方法見(jiàn)圖3.21，靠近邊柱的梁端彎矩(圖3.21中MbN)由上下柱端內(nèi)力按照節(jié)點(diǎn)內(nèi)力平衡的原則求得：caB梁端bB梁端(c)B21北梁端(d)B31北梁端中柱兩側(cè)梁端按照上述方法求得的彎矩之比可作為中柱節(jié)點(diǎn)梁端彎矩的分轉(zhuǎn)角滯回曲線(xiàn)，見(jiàn)圖3.27，圖中的縱坐標(biāo)為以純鋼截面邊緣纖維屈服彎矩Myb1.02Myb0.33M0.72Myb0.98Mybc0.20Mc0.41Mc0.48Mc0.63Mc0.74Mc0.88Myb1.24Myb1.05Mb1.26Myb1.47Myb1.39Myb0.02M0.07Mc0.01M0.06Mc0.27Mccc1.18Myb 1.35Myb0.52Mc0.59Mc1.31Myb0.40M0.54Mc0.52Mc0.75Mc0.75Mc1.33Myb 1.49Myb 1.30Myb0.35Mc0.26Mc0.29Mc0.12M0.26Mc0.33Mc0.39M0.44M0.12Mc0.40Mc0.61Mc1.59Myb1.15Mb0.58Mc(21.02Myb0.33M0.72Myb0.98Mybc0.20Mc0.41Mc0.48Mc0.63Mc0.74Mc0.88Myb1.24Myb1.05Mb1.26Myb1.47Myb1.39Myb0.02M0.07Mc0.01M0.06Mc0.27Mccc1.18Myb 1.35Myb0.52Mc0.59Mc1.31Myb0.40M0.54Mc0.52Mc0.75Mc0.75Mc1.33Myb 1.49Myb 1.30Myb0.35Mc0.26Mc0.29Mc0.12M0.26Mc0.33Mc0.39M0.44M0.12Mc0.40Mc0.61Mc1.59Myb1.15Mb0.58Mc(4)框架實(shí)測(cè)彎矩圖和工況III(靜力推覆試驗(yàn))最大位移狀態(tài)下的框架實(shí)測(cè)彎矩圖分別見(jiàn)圖3.28、架實(shí)測(cè)彎矩圖。梁端彎矩和柱端彎矩分別用鋼梁的邊緣纖維屈服彎矩 (Myb=271.7kN·m)和柱的邊緣纖維屈服彎矩(Myc=698.7kN·m)的倍數(shù)表示。1.02Myb0.85M1.02Myb0.85Mybcc1.34Myb1.22Mcc1.34Myb1.22Myb1.33Myb1.19Mc1.13M1.19Mc1.13Mc1.22Mc1.15Mc1.29Mc(a)東榀框架(b)西榀框架(a)東榀框架(b)西榀框架1.23Myb1.60Myb1.08Myb1.29Myb0.97Myb0.20Mc0.42Mc1.07Mc1.30Myb0.59Mc0.72Mc0.85Mc1.51Myb1.86Myb1.39Myb 1.60Myb0.22Mc0.18Myc0.14Myc0.17M0.76Mc0.73Mc0.85Mc0.83Mc0.69Mc1.30Myb1.38Myb1.53Myb1.60Myb1.68Myb 1.36Myb0.38Mc0.36Mc0.26Mc0.32Mc0.57Mc0.25Mc0.12Mc0.39Mc0.45M0.54Mcc1.30Myb1.27Myb1.64Myb1.68Mc1.56Mc1.52Mc1.45Mc1.31Mc1.61Myb0.58Mc0.91Mc0.63M1.09Mc1.27Myc1.18M1.24Mybc11.23Myb1.60Myb1.08Myb1.29Myb0.97Myb0.20Mc0.42Mc1.07Mc1.30Myb0.59Mc0.72Mc0.85Mc1.51Myb1.86Myb1.39Myb 1.60Myb0.22Mc0.18Myc0.14Myc0.17M0.76Mc0.73Mc0.85Mc0.83Mc0.69Mc1.30Myb1.38Myb1.53Myb1.60Myb1.68Myb 1.36Myb0.38Mc0.36Mc0.26Mc0.32Mc0.57Mc0.25Mc0.12Mc0.39Mc0.45M0.54Mcc1.30Myb1.27Myb1.64Myb1.68Mc1.56Mc1.52Mc1.45Mc1.31Mc1.61Myb0.58Mc0.91Mc0.63M1.09Mc1.27Myc1.18M1.24Mybc1.06M0.85Mc1.04M1.02Mc1.01Mccc1.39Myb1.58Myb1.74Mybb1.85Myb 1.60Myb1.44Myb1.34Myb0.56M cc0.54Mc0.32Mc0.19Mc0.35Mc0.15Mc0.37Mc0.69Mc1.72Mc0.65M0.50Mc1.56Myb1.15Mb0.28Mc0.78Mc1.95Myb0.44Mc1.57Mc1.26Mb0.55Mc1.20Myb0.94Mc(a)東榀框架(b)西榀框架II測(cè)彎矩圖1.57Myb1.421.57Myb1.42Myb00.55Mcb1.49Myb2b1.49Myb2.10M1.69Mybb1.64Myb0.22M2.10M1.69Mybb1.64Myb0.22Mc1.62M0.22Mc2.06Myb0.25Mc0.33Mc0.39Mcc0.29Mc0.57M0.29Mc0.57Myc1.74Myb1.63M1.74Myb1.63Myb1.84Myb1.49Mc11.49Mc1.53Mc1.31Mc1.46Mcc(a)東榀框架(b)西榀框架(a)東榀框架(b)西榀框架3.7.2節(jié)點(diǎn)的受力性能(1)節(jié)點(diǎn)變形分析tbf南北tbf南北hb61bpz=250mm6sLLsLLpz柱柱HH柱c柱HH柱柱HHγpz柱柱HH柱c柱HH柱柱HHγ梁梁梁θ節(jié)點(diǎn)域節(jié)點(diǎn)域節(jié)點(diǎn)域L/2L/2L/2(a)節(jié)點(diǎn)域剪切變形(b)端板張開(kāi)變形傾角儀傾角儀梁 sθbθb節(jié)點(diǎn)域L/2sL/2L/2sγbd豎向滑移d豎向滑移Δsθ傾角儀θsθ傾角儀θb梁θ θ節(jié)點(diǎn)域節(jié)點(diǎn)域L/2LL/2γce(f)框架變形示意圖(2)滯回性能與骨架曲線(xiàn)截面全塑性彎矩Mpb=306.8kN·m之比，橫坐標(biāo)為節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角(即節(jié)點(diǎn)域剪切轉(zhuǎn)將滯回曲線(xiàn)上工況I(對(duì)稱(chēng)擬靜力試驗(yàn))每級(jí)加載第一圈正負(fù)位移峰值處的點(diǎn)、保持緩慢上升的趨勢(shì)。倍，可以達(dá)到全強(qiáng)度節(jié)點(diǎn)的要求。將歐洲規(guī)范對(duì)剛接節(jié)點(diǎn)(轉(zhuǎn)動(dòng)剛度大于25倍ESaJE-N(b)JE-3-MN(c)JE-3-MS(d)JE-3-SaJE-N(b)JE-3-MN(c)JE-3-MS(d)JE-3-S矩-剪切轉(zhuǎn)角滯回曲線(xiàn)見(jiàn)圖3.36。中柱節(jié)點(diǎn)(尤其是底部?jī)蓪又兄?jié)點(diǎn))的節(jié)點(diǎn)一層北節(jié)點(diǎn)和二層北節(jié)點(diǎn)在工況I(對(duì)稱(chēng)擬靜力試驗(yàn))和工況II(對(duì)稱(chēng)中心偏移彈性，在工況III(靜力推覆試驗(yàn))中屈服。南側(cè)三個(gè)(a)一層南節(jié)點(diǎn)(b)一層中節(jié)點(diǎn)(c)一層北節(jié)點(diǎn)(d)二層南節(jié)點(diǎn)(e)二層中節(jié)點(diǎn)(f)二層北節(jié)點(diǎn)g節(jié)點(diǎn)h節(jié)點(diǎn)i北節(jié)點(diǎn)(3)力學(xué)性能指標(biāo)屈服位移和屈服承載力是節(jié)點(diǎn)重要的力學(xué)性能指標(biāo)，本節(jié)用彎矩-轉(zhuǎn)角骨架梁梁端彎矩M0.6MPP等面積相面積相θθ N-0.02θθ yN面積相等NNθ θN0.6NNNθP-0.02θ以正向彎曲雙折線(xiàn)的確定過(guò)程為例，說(shuō)明屈服點(diǎn)(θyP,MyP)的確定方法：首先，在骨架曲線(xiàn)上找到框架在目標(biāo)位移(中國(guó)規(guī)范大震層間位移角限值1/50)下的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角θP-0.02所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)(θP-0.02,MP-0.02)；然后，確保第一段折線(xiàn)經(jīng)MyP能量相等的原則，保證骨架曲線(xiàn)與雙折線(xiàn)下方包圍的面積相等。以上的約束條件可唯一確定一條雙折線(xiàn)，并得到屈服點(diǎn)(θyP,MyP)。樓層節(jié)點(diǎn)編號(hào)My(kN·m)θy(%rad)MmθmμKe(105kN·m)kbθp(%rad)(kN·m)(%rad)MmθmμKe(105kN·m)kbθp(%rad)EE nMyPMyNθyPθyNF1254.6204.20.1380.142500.17.541.63>19.5>13.95.023.4741.328.57.17—128.3215.7181.50.1450.138438.56.091.43>13.4>13.85.283.8143.531.4—5.57158.1160.7192.80.1500.111252.6246.80.1070.145410.7472.87.241.34>13.5>16.24.545.191.54>22.5>15.75.063.914.5721.818.86.74—24.321.9—4.85180.1179.1F2JE-2-N243.0182.30.1360.145478.56.461.56>11.7>15.34.824.2239.634.75.93—103.8JE-2-MN254.7256.50.1160.164462.85.851.51>13.0>8.86.835.4456.244.7—5.4186.6JE-2-MS275.4236.30.1940.175431.96.361.41>8.1>8.77.086.0834.029.25.99—64.9JE-2-S288.7271.80.2160.190444.84.691.45>10.7>7.97.077.0433.933.8—4.4871.8F3JE-3-NJE-3-MNJE-3-MSJE-3-S282.2114.60.0990.107144.4173.60.1040.093190.2182.50.1150.110225.5223.30.1090.092404.1430.4339.4389.83.662.523.003.031.32>4.7>12.45.281.40>7.6>3.25.931.11>4.5>6.04.111.27>7.9>5.75.305.8143.547.8——4.9248.840.5——3.5619.717.1——4.9325.423.7——————y值點(diǎn)(θm,Mm)、延性系數(shù)μ(正反向)、彈性剛度Ke(正反向)、節(jié)點(diǎn)剛度分I度可達(dá)到剛接節(jié)點(diǎn)的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)(kb≥25)，部分節(jié)點(diǎn)為半剛接節(jié)點(diǎn)(0.5<kb<25)，pEn展有限，不做分析。底部pPmMmKePpNm?MmKeNEn=2ΣAi(MyP9yP+MyNN) (3-20)(4)層間位移角分量分析工況I(對(duì)稱(chēng)擬靜力試驗(yàn))和工況II(對(duì)稱(chēng)中心偏移擬靜力試驗(yàn))每級(jí)點(diǎn)JE-2-N和一個(gè)典型的彈性階段(頂點(diǎn)位移角不超過(guò)0.36%)，框架的層間側(cè)移主要來(lái)源于構(gòu)件的彎曲變形(梁彎曲和柱彎曲)；彈性階段構(gòu)件彎曲導(dǎo)致的層間位移角占比至少為隨著層間位移角的不斷增大，節(jié)點(diǎn)變形(端板張開(kāi)變形和節(jié)點(diǎn)域剪切變形)角/rad0.24%0.36%0.72%1.08%1.44%1.80%2.52%2.88%3.24%3.60%3.96%4.32%4.68%5.04%5.40%5.76%6.48%6.84%7.20%7.69%層間位移角分量0.24%0.36%0.72%.08%.44%.80%2.52%2.88%3.24%3.60%3.96%4.32%4.68%5.04%5角/rad0.24%0.36%0.72%1.08%1.44%1.80%2.52%2.88%3.24%3.60%3.96%4.32%4.68%5.04%5.40%5.76%6.48%6.84%7.20%7.69%層間位移角分量0.24%0.36%0.72%.08%.44%.80%2.52%2.88%3.24%3.60%3.96%4.32%4.68%5.04%5.40%5.76%6.48%6.84%7.20%7.69%/rad0.24%0.36%0.72%1.08%1.44%1.80%2.52%2.88%3.24%3.60%3.96%4.32%4.68%5.04%5.40%5.76%6.48%6.84%7.20%7.69%層間位移角分量0.24%0.36%0.72%.08%.44%.80%2.52%2.88%3.24%3.60%3.96%4.32%4.68%5.04%5.40%5.76%6.48%6.84%7.20%7.69%形變形移形變形移邊柱節(jié)點(diǎn)(底部?jī)蓪幽媳眰?cè)節(jié)點(diǎn))及角部節(jié)點(diǎn)(頂層南北側(cè)節(jié)點(diǎn))的節(jié)點(diǎn)域受力較小，沒(méi)有出現(xiàn)明顯的塑性剪切變形(如圖3.36和圖3.38)；節(jié)點(diǎn)域剪切變角占比最大為13.3%。中柱節(jié)點(diǎn)在較大的剪力(彎矩)作用下發(fā)對(duì)于所有的節(jié)點(diǎn)，由于循環(huán)加載過(guò)程中端板豎向滑移很小(最大滑移量為7.82mm)，所產(chǎn)生的層間位移角最多只占總層間位移角的6.5%，故端板的豎向0100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%頂點(diǎn)位移角(a)層間位移角分量(b)層間位移角各分量占比0100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%頂點(diǎn)位移角(a)層間位移角分量(b)層間位移角各分量占比能對(duì)稱(chēng)中心偏移擬靜力試驗(yàn)節(jié)點(diǎn)耗能比構(gòu)件耗能比節(jié)點(diǎn)累積耗能比對(duì)稱(chēng)擬靜力試驗(yàn)(能對(duì)稱(chēng)中心偏移擬靜力試驗(yàn)節(jié)點(diǎn)耗能