【摘要】：基于高強(qiáng)鋼構(gòu)件的卓越的彈性變形能力、阻尼器的耗能能力與梁端"保險(xiǎn)絲"連接板的損傷控制性能,提出了一種大震下功能不中斷或快速可恢復(fù)的高強(qiáng)鋼框架結(jié)構(gòu)體系。通過(guò)靜力往復(fù)試驗(yàn),對(duì)該結(jié)構(gòu)體系中關(guān)鍵部位——帶"保險(xiǎn)絲"連接板的高強(qiáng)鋼梁柱節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能進(jìn)行了考察。試驗(yàn)完成了4個(gè)鋼節(jié)點(diǎn)的測(cè)試,包括1個(gè)普通鋼節(jié)點(diǎn)、1個(gè)高強(qiáng)鋼節(jié)點(diǎn)以及2個(gè)帶損傷控制"保險(xiǎn)絲"的高強(qiáng)鋼節(jié)點(diǎn)試件。試驗(yàn)表明,高強(qiáng)鋼在大幅提高(至3倍左右)構(gòu)件彈性變形能力方面具有良好的可行性;該文建議的"保險(xiǎn)絲"連接板可有效的控制梁端的承載力需求,保證主體高強(qiáng)鋼框架不屈服。
【圖文】：

144工程力學(xué)統(tǒng)的研究。研究結(jié)果表明隨著鋼材強(qiáng)度的提高，其屈強(qiáng)比也相應(yīng)提高，極限伸長(zhǎng)量降低，對(duì)其在抗震地區(qū)的使用帶來(lái)了困難[1]。本文結(jié)合高強(qiáng)鋼卓越的彈性變形能力和阻尼器的消能減震作用，在前期全螺栓連接高強(qiáng)鋼減震結(jié)構(gòu)體系研究[7－8,12]基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探索帶損傷控制“保險(xiǎn)絲”連接板的高彈性高強(qiáng)鋼減震結(jié)構(gòu)體系，如圖1。與全螺栓連接結(jié)構(gòu)不同，該結(jié)構(gòu)體系采用普通框架的連接構(gòu)造方式，即所有構(gòu)件之間的連接以焊接為主。該結(jié)構(gòu)體系由高強(qiáng)鋼主體框架、布置在梁柱節(jié)點(diǎn)處的損傷控制“保險(xiǎn)絲”以及結(jié)構(gòu)框架內(nèi)部的耗能減震阻尼器三類功能不同的部件組成。主體框架在地震中保持彈性，確保結(jié)構(gòu)的安全性與自復(fù)位性；阻尼器可降低結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)，進(jìn)而降低地震對(duì)結(jié)構(gòu)彈性變形能力的需求；損傷控制“保險(xiǎn)絲”布置在靠近梁柱節(jié)點(diǎn)的梁翼緣處，在罕遇或超罕遇地震下，保險(xiǎn)絲先于主體框架進(jìn)入屈服狀態(tài)，確保主體高強(qiáng)鋼框架保持彈性，并在震后可更換。損傷控制“保險(xiǎn)絲”：保護(hù)高強(qiáng)鋼主體框架震后可更換阻尼器：起主要耗能作用高強(qiáng)鋼框架：保持彈性(a)結(jié)構(gòu)體系概念圖(b)采用損傷控制“保險(xiǎn)絲”連接板的梁柱節(jié)點(diǎn)圖1采用阻尼器與“保險(xiǎn)絲”連接板的高彈性減震高強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)體系Fig.1High-strengthsteelandhigh-elasticseismicstructuralsystemthatusesdampersanddamagecontrolfuseplates本文對(duì)上述結(jié)構(gòu)體系中的帶損傷控制“保險(xiǎn)絲”的高強(qiáng)鋼梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了往復(fù)試驗(yàn)研究，梁柱節(jié)點(diǎn)及保險(xiǎn)絲連接板如圖1(b)。梁柱節(jié)點(diǎn)采用焊接連接，梁翼緣與柱之間采用全熔透對(duì)接焊縫。梁端附近斷開(kāi)，通過(guò)損傷控制“保險(xiǎn)絲”板和高強(qiáng)鋼板分別連接翼緣和腹板�！氨ｋU(xiǎn)絲”與框架梁翼緣之間采用高強(qiáng)摩擦型螺栓進(jìn)行連接，腹板連接板上開(kāi)長(zhǎng)?

工程力學(xué)145然該指標(biāo)明顯高于一般結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求[16－17]，但本文研究的結(jié)構(gòu)體系中高強(qiáng)鋼主要提供卓越的彈性變形，在設(shè)計(jì)概念上并不對(duì)該指標(biāo)有特別要求。地梁鉸支座加載梁加載柱立柱橫梁面外約束折板梁柱D052300mmD03D02D04D10D11D08D09D06D07D018206m圖2試驗(yàn)構(gòu)件、加載框架及測(cè)量方案Fig.2Testsetupandinstrumentation(a)損傷控制“保險(xiǎn)絲”類型15353610(b)損傷控制“保險(xiǎn)絲”類型2圖3損傷控制“保險(xiǎn)絲”示意圖/mmFig.3Damagecontrolfuses表1試驗(yàn)用鋼板材性試驗(yàn)結(jié)果Table1Resultsofcoupontests鋼板厚度/mm鋼材牌號(hào)屈服強(qiáng)度/MPa抗拉強(qiáng)度/MPa屈強(qiáng)比10Q235B3064260.7214Q235B2714260.6415Q235B2564140.6210BWELDY7007828180.9615BWELDY7007928270.96加載裝置如圖2所示，為加載方便，試驗(yàn)中將試驗(yàn)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)90°放入加載架中，即梁垂直放置而柱水平放置。地梁和立柱底部均使用錨桿固定在地面上，在試驗(yàn)過(guò)程中固定不動(dòng)；試驗(yàn)體和地梁之間通過(guò)鉸支座連接；作動(dòng)器端頭通過(guò)螺栓與試驗(yàn)體上端連接；試驗(yàn)體的上部和中部設(shè)置了面外約束折板，以確保試件的面內(nèi)受力；面外約束折板采用端板連接的方式與固定在兩根立柱之間的橫梁固定在一起。試驗(yàn)體遠(yuǎn)端彎矩較小的彈性部位可重復(fù)使用，并與中心測(cè)試部位通過(guò)端板連接方式固定。試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置方案如圖2所示。試驗(yàn)加載以梁的傾角作為控制指標(biāo)進(jìn)行加載，傾角等于梁頂與梁底水平位移之差與梁長(zhǎng)(2860mm，作動(dòng)器中心線到梁底的長(zhǎng)度)的比值。采用的加載履歷為0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%每個(gè)傾角幅值按順序加載兩圈。加載最大傾角為6%，，當(dāng)所有加載履歷完成或構(gòu)件承載力下降超過(guò)15%以上，則試驗(yàn)終止。2試驗(yàn)結(jié)果與分析試驗(yàn)結(jié)束?

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