鋼結(jié)構(gòu)體系力學(xué)性能試驗方法 編制說明

1《鋼結(jié)構(gòu)體系力學(xué)性能試驗方法》編制說明一、工作簡況，包括任務(wù)來源、制定背景、起草過程等?；?。配式住宅建設(shè)”。近年來，我國鋼結(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)性能試驗方法領(lǐng)域的空缺使得國內(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)國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)體系力學(xué)性能試驗研究進(jìn)展與(2)2021.10編制組第一次工作會議(線上)，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議(線上)，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議(線下)，討論標(biāo)準(zhǔn)的修改稿；(7)2023.04~2023.06各單位進(jìn)行修改，形成征求意見稿。標(biāo)準(zhǔn)時，還包括修訂前后技術(shù)內(nèi)容的對比。基本要求相協(xié)調(diào)。GB2021GB2017建筑抗震設(shè)計規(guī)范(2016年版)GB50011-20101范圍2規(guī)范性引用文件3術(shù)語和定義4總體要求5試驗支承和加載裝置加載裝置加載制度46試驗量測力值測量位移及變形測量應(yīng)變測量溫度測量誤差分析7材料性能試驗材料單調(diào)拉伸試驗材料疲勞試驗材料沖擊功與斷裂韌性試驗材料低周疲勞試驗平滑缺口圓棒試驗材料高溫試驗8材料性能試驗壓構(gòu)件試驗彎構(gòu)件試驗拉構(gòu)件試驗墻試驗構(gòu)件試驗沖擊構(gòu)件試驗爆炸構(gòu)件試驗構(gòu)件試驗9連接和節(jié)點試驗焊縫連接試驗緊固件連接試驗梁柱節(jié)點試驗柱腳節(jié)點試驗銷軸節(jié)點試驗鑄鋼節(jié)點試驗管節(jié)點試驗5索夾節(jié)點抗滑移試驗10結(jié)構(gòu)體系試驗11疲勞附錄B(資料性)材料低周疲勞試驗加載制度附錄E(資料性)剪力墻試驗加載制度附錄F(資料性)屈服點定義方法附錄G(資料性)常用的梁柱節(jié)點循環(huán)加載制度附錄H(資料性)梁柱節(jié)點試件的層間位移角和節(jié)點轉(zhuǎn)角的定義和測量方法濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益容如下：61875257.5107.525125勞試驗1875257.5107.525125一5015151550.引伸計量測范圍和2%)下的等幅循環(huán)和逐級上升變幅循環(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；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試件加載設(shè)備各個試件在單調(diào)拉伸下的名義應(yīng)力－應(yīng)變曲線如圖1.4所示。可以看出，分別為殘余塑性應(yīng)變達(dá)到0.01%和0.2%所對應(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ff和εf分別為名義斷裂強(qiáng)度及其對應(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)度對但均滿足《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2010)對鋼材屈強(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Ef0.01f0.2fuεufffεff0.2/fu63308.08005.5Q550和Q690高強(qiáng)鋼材的各個試件在循環(huán)加載下的名義應(yīng)力－應(yīng)變曲線分(1)無論是在小應(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)從各個變幅循環(huán)的滯回曲線來看，加載歷史對高強(qiáng)鋼材滯回曲線的影 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1試件設(shè)計(1)鋼材牌號：內(nèi)核鋼管鋼材牌號，環(huán)肋外套管鋼材牌號(2)內(nèi)核鋼管幾何尺寸：外徑D、壁厚t、構(gòu)件長度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(1)制造工藝。在鋼管結(jié)構(gòu)如管桁架結(jié)構(gòu)中，管件通常包括無縫鋼管與焊位長度重量》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。在加固工程項目中，一般可要求在進(jìn)行施工作業(yè)前對1.3外套管設(shè)計計外套管時通過修改環(huán)向肋板的尺寸，保證兩個半圓形套管在拼接方向預(yù)留mm的間隙。實際施工時，通過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)螺栓桿長度預(yù)留8mm間隙(1)加固段長度。根據(jù)第二章對非全長加固構(gòu)件的彈性屈曲分析結(jié)論，采段長度形式，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試驗裝置m(a)端部約束裝置設(shè)計圖(b)端部約束裝置安裝圖3試驗加載核管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，具體試驗操作流程為：(1)先將內(nèi)核管插入至上試驗停機(jī)準(zhǔn)則(1)構(gòu)件整體發(fā)生明顯彎曲屈曲，跨中側(cè)向位移超過構(gòu)件長度的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)件軸向位移超過構(gòu)件長度的2%。測量布置方案.1位移計布置方案測點布置方案如圖2.6所示，對各測點詳細(xì)說明如下：移。跨中位移計包括分別對內(nèi)核與外套管的東水、西水2組水平位移計，共4.2應(yīng)變測量方案共5個截面布置應(yīng)變片，每個截面對稱布置4個豎向應(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算得到的彈性屈曲荷載，p直接整體屈曲。該類型構(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)加載曲線出L、L3000-50-300)。失效模式Ⅲ：全截面屈服強(qiáng)化。該類型構(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，可以發(fā)現(xiàn)未加固構(gòu)件(L1500、L3000、L4000)的荷載-端部轉(zhuǎn)角曲線整體平滑，曲線的拐點位置過渡自然，說相比于未加固構(gòu)件，加固構(gòu)件的荷載-轉(zhuǎn)角曲線不夠光滑，曲線整體存在波 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)非全長加固對照組(d)內(nèi)核長細(xì)比對照組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)外套管截面高度對照組(f)外套管環(huán)肋間距對照組。3結(jié)構(gòu)體系擬靜力試驗試件設(shè)計1800030003000300030003000300023567849 1800030003000300030003000300023567849 DCBA0 680049006800400040006800490068006800011380070038009300CBDACBDb件為8度(0.2g)設(shè)防，場地類別為III類，設(shè)計地震分組為第一組，抗震設(shè)防選用4.6級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B撐節(jié)點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程中，方鋼管柱、熱軋工形梁、端板、加勁肋所用的鋼材見表A為斷后伸長率。柔性支撐(直徑25mm)和樓板內(nèi)配筋(直徑8mm)委托檢測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個作動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作動器作動器東榀框架A3WA2EA2WA1EA1W實驗室臺面(a)試件照片A3E(b)300030003002850作動器作動器東榀框架A3WA2EA2WA1EA1W實驗室臺面(a)試件照片A3E(b)二層作動器墊塊三層墊塊柱子(c)三層作動器墊塊A3*C35/C36C33/CC35/C36C33/C34柔性支撐75t作動器A2*C25/C26C21/C25/C26C21/C2250t作動器A1*C13/C1C13/C14C15/C16C11/C12底座實驗室臺面底座6000358060003580b面圖層墊塊柱子3.4試驗加載制度步，并且東榀框架和西榀框架各三個作動器的荷載分別保持三層:二層:一層頂點位移/mm頂點位移/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0.72% 06圈6圈4圈 工況I:對稱擬靜力試驗工況II:對稱中心偏移靜力試驗 796.5708619.5531442.5354265.588.50-88.5-265.5頂點位移角的加載制度結(jié)合《建筑抗震試驗規(guī)程》(JGJ/T101-2015)[49]和美國鋼結(jié)構(gòu)I角0.12%和為52%。(2)工況II：對稱中心偏移擬靜力試驗。在二層和三層作動器端頭與試件連接端之間增設(shè)鋼墊塊，將作動器的中心位置偏移至試件頂點位移角為2.16%的位置。以頂點位移角為。85010001000100010001000D3E/D3WLC3E/LC3WS1S1 S2S1S1D2E/D2WLC2E/LC2WS1S1S1S1S85010001000100010001000D3E/D3WLC3E/LC3WS1S1 S2S1S1D2E/D2WLC2E/LC2WS1S1S1S1S1S1350350200S2S3S3S4S3S3S1S1350350S3S33.5測量方案圖3.8。每個作動器加載端布置有力傳感器(LC)，以監(jiān)測施加在框架上的側(cè)向力。東西兩榀框架的南側(cè)各布置了4個位移計(D)，以監(jiān)測各層梁軸線高度及350350節(jié)點變形量測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)點域形梁南北0T2T3I7T6T9T5T4T1I8形柱6261節(jié)點域形梁南北0T2T3I7T6T9T5T4T1I8(a)量測示意圖(b)傳感器布置圖3.8東榀框架節(jié)點變形量測方案3.6框架的整體受力性能3.6.1滯回性能與骨架曲線a中基底剪力為六個作動器的荷載總和。在對稱擬靜力試驗(工況I)中，試件表現(xiàn)靜力推覆試驗(工況III)中，結(jié)構(gòu)在達(dá)到峰值承載力(對應(yīng)的頂點位移角頂點位移角可以達(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器的荷載總和。0各級循環(huán)第一圈和最后一圈位移峰值點所連成的骨架曲線也標(biāo)于圖3.9中 mma整體b框架(c)東榀框架圖3.9基底剪力-頂點位移角滯回曲線及骨架曲線 1a一層b二層c三層對稱擬靜力試驗(工況I)峰值位移(頂點位移角2.52%)處各層的層間位稱中心偏移擬靜力試驗(工況II)峰值位移(頂點位移角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(即頂點位移角0.36%)的試驗數(shù)據(jù)，線性擬合求得結(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/頂點側(cè)移對稱中心偏移2.52%4.68%7.6對稱中心偏移對稱擬靜力試驗擬靜力試驗單向推覆試驗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)移剛度退化曲線見圖3.12。結(jié)構(gòu)在以屈服位移(頂點位移角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/頂點側(cè)移3二層塑性位移/mm頂點塑性位移/mm累積二層塑性位移/mm累積頂點塑性位移/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頂點塑性位移/mm累積二層塑性位移/mm累積頂點塑性位移/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(對稱擬靜力試驗)和工況II(對稱中心偏移擬靜力試驗)每圈正向最大位移處，以及工況III(靜力推覆試驗)中整數(shù)倍初始屈服位移(頂點位490%80%70%60%50%40%30%20%10%三層二層一層對稱中心偏移擬靜力試驗對稱擬靜力試驗靜力推覆試驗數(shù)3.6.4耗能性能耗能曲線見圖3.15。工況I(對稱擬III心偏移擬靜力試驗)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圖3.16和90%80%70%60%50%40%30%20%10%對稱中心偏移擬靜力試驗對稱擬靜力試驗對稱中心偏移擬靜力試驗對稱擬靜力試驗層%%0.36%6對稱中心偏移擬靜力試驗對稱擬靜力試驗90%80%70%60%50%40%30%20%對稱中心偏移擬靜力試驗對稱擬靜力試驗.36%頂點位移角(圈數(shù))90%80%70%60%50%40%30%20%10%對稱中心偏移擬靜力試驗西榀框架榀框架對稱擬靜力試驗對稱中心偏移擬靜力試驗西榀框架榀框架對稱擬靜力試驗24%0.36%頂點位移角(圈數(shù))3.7框架中的構(gòu)件和節(jié)點受力性能(中節(jié)點南側(cè)梁)和MN(中節(jié)點北側(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)支撐圖中每個數(shù)據(jù)點代表各加載級第一圈循環(huán)峰值位移處支撐上布置的兩個應(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撐正向位移峰值點支撐受拉參與框架受力，在彈性階段(頂點位移角小于0.36%)應(yīng)變與頂點位移角基本呈線性關(guān)系。一層和二層的支撐在頂點位移角達(dá)b。(2)柱離上方梁軸線1000mm和2000mm的兩個截面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性分布，故可以通過線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(梭形虛線)和彈性相關(guān)曲線(菱形虛線)。塑性相關(guān)yyMM+NN=1yyMy=fycWcNy=fycAc曲線以外時，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。從圖中各個框架柱柱端截面的彎矩-軸力相關(guān)曲線可以看出，試驗中柱端內(nèi)力以彎矩為主，而軸力影響較小。六個框架柱的柱腳在工況I(對稱擬靜力試驗)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以研究柱端的循環(huán)受力性能。柱腳在循環(huán)受力過程中出現(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。反彎點法，作為一種常用的框架分析方法，簡單地假定首層柱反彎點位于將反彎點相對高度y定義為反彎點高度h(柱反彎點與柱腳或下方梁軸線之工況III中每間隔頂點位移角0.36%處的反彎點相對高度進(jìn)行分析并匯總于圖將試驗彈性階段測得的反彎點相對高度與框架簡化分析方法所得的反彎點相對高度進(jìn)行對比。底層邊柱(C11、C12、C15和C16)的反彎點相對高度試三層柱(C3*)以及一層中柱(C13和C14)反彎點位置均比試驗結(jié)果略高?？侷結(jié)束時降至0.3，在極限位移狀態(tài)下降反彎點相對高度反彎點相對高度反彎點相對高度反彎點相對高度反彎點相對高度反彎點相對高度驗結(jié)果彎點法D-值法工況II工況IIIC21C22C23況I工況II工況IIIC11C12C13反彎點相對高度反彎點相對高度反彎點相對高度反彎點相對高度反彎點相對高度反彎點相對高度驗結(jié)果彎點法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)梁試驗中監(jiān)測了東榀框架的梁端轉(zhuǎn)角(圖3.8)。梁內(nèi)力分析方法見圖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)點梁端彎矩的分轉(zhuǎn)角滯回曲線，見圖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)框架實測彎矩圖和工況III(靜力推覆試驗)最大位移狀態(tài)下的框架實測彎矩圖分別見圖3.28、架實測彎矩圖。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)點的受力性能(1)節(jié)點變形分析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)點域節(jié)點域節(jié)點域L/2L/2L/2(a)節(jié)點域剪切變形(b)端板張開變形傾角儀傾角儀梁 sθbθb節(jié)點域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)點域節(jié)點域L/2LL/2γce(f)框架變形示意圖(2)滯回性能與骨架曲線截面全塑性彎矩Mpb=306.8kN·m之比，橫坐標(biāo)為節(jié)點轉(zhuǎn)角(即節(jié)點域剪切轉(zhuǎn)將滯回曲線上工況I(對稱擬靜力試驗)每級加載第一圈正負(fù)位移峰值處的點、保持緩慢上升的趨勢。倍，可以達(dá)到全強(qiáng)度節(jié)點的要求。將歐洲規(guī)范對剛接節(jié)點(轉(zhuǎn)動剛度大于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)角滯回曲線見圖3.36。中柱節(jié)點(尤其是底部兩層中柱節(jié)點)的節(jié)點一層北節(jié)點和二層北節(jié)點在工況I(對稱擬靜力試驗)和工況II(對稱中心偏移彈性，在工況III(靜力推覆試驗)中屈服。南側(cè)三個(a)一層南節(jié)點(b)一層中節(jié)點(c)一層北節(jié)點(d)二層南節(jié)點(e)二層中節(jié)點(f)二層北節(jié)點g節(jié)點h節(jié)點i北節(jié)點(3)力學(xué)性能指標(biāo)屈服位移和屈服承載力是節(jié)點重要的力學(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以正向彎曲雙折線的確定過程為例，說明屈服點(θyP,MyP)的確定方法：首先，在骨架曲線上找到框架在目標(biāo)位移(中國規(guī)范大震層間位移角限值1/50)下的節(jié)點轉(zhuǎn)角θP-0.02所對應(yīng)的數(shù)據(jù)點(θP-0.02,MP-0.02)；然后，確保第一段折線經(jīng)MyP能量相等的原則，保證骨架曲線與雙折線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，并得到屈服點(θyP,MyP)。樓層節(jié)點編號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(θm,Mm)、延性系數(shù)μ(正反向)、彈性剛度Ke(正反向)、節(jié)點剛度分I度可達(dá)到剛接節(jié)點的分類標(biāo)準(zhǔn)(kb≥25)，部分節(jié)點為半剛接節(jié)點(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(對稱擬靜力試驗)和工況II(對稱中心偏移擬靜力試驗)每級點JE-2-N和一個典型的彈性階段(頂點位移角不超過0.36%)，框架的層間側(cè)移主要來源于構(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)點變形(端板張開變形和節(jié)點域剪切變形)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(底部兩層南北側(cè)節(jié)點)及角部節(jié)點(頂層南北側(cè)節(jié)點)的節(jié)點域受力較小，沒有出現(xiàn)明顯的塑性剪切變形(如圖3.36和圖3.38)；節(jié)點域剪切變角占比最大為13.3%。中柱節(jié)點在較大的剪力(彎矩)作用下發(fā)對于所有的節(jié)點，由于循環(huán)加載過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%頂點位移角(a)層間位移角分量(b)層間位移角各分量占比能對稱中心偏移擬靜力試驗節(jié)點耗能比構(gòu)件耗能比節(jié)點累積耗能比對稱擬靜力試驗(能對稱中心偏移擬靜力試驗節(jié)點耗能