钢结构体系力学性能试验方法 编制说明

1《钢结构体系力学性能试验方法》编制说明一、工作简况，包括任务来源、制定背景、起草过程等。化。配式住宅建设”。近年来，我国钢结构行业正不断向进一步节约资源和材料的绿2结构体系力学性能试验方法领域的空缺使得国内现有的标准体系难以为钢结构3(1)2021.06~2021.09调研总结国内外钢结构体系力学性能试验研究进展与(2)2021.10编制组第一次工作会议(线上)，讨论标准编制工作大纲；2022.04各参编单位起草标准初稿；(4)2022.05编制组第二次工作会议(线上)，讨论标准初稿；(5)2022.06~2023.02各参编单位修改标准初稿；(6)2023.03编制组成立暨第一次工作会议(线下)，讨论标准的修改稿；(7)2023.04~2023.06各单位进行修改，形成征求意见稿。标准时，还包括修订前后技术内容的对比。基本要求相协调。GB2021GB2017建筑抗震设计规范(2016年版)GB50011-20101范围2规范性引用文件3术语和定义4总体要求5试验支承和加载装置加载装置加载制度46试验量测力值测量位移及变形测量应变测量温度测量误差分析7材料性能试验材料单调拉伸试验材料疲劳试验材料冲击功与断裂韧性试验材料低周疲劳试验平滑缺口圆棒试验材料高温试验8材料性能试验压构件试验弯构件试验拉构件试验墙试验构件试验冲击构件试验爆炸构件试验构件试验9连接和节点试验焊缝连接试验紧固件连接试验梁柱节点试验柱脚节点试验销轴节点试验铸钢节点试验管节点试验5索夹节点抗滑移试验10结构体系试验11疲劳附录B(资料性)材料低周疲劳试验加载制度附录E(资料性)剪力墙试验加载制度附录F(资料性)屈服点定义方法附录G(资料性)常用的梁柱节点循环加载制度附录H(资料性)梁柱节点试件的层间位移角和节点转角的定义和测量方法济效益、社会效益和生态效益容如下：61875257.5107.525125劳试验1875257.5107.525125一5015151550.引伸计量测范围和2%)下的等幅循环和逐级上升变幅循环，前者应变幅值为1.5%，后者应变幅值范围为-1%至5%；有1种正向(拉方向)幅别为1%和2%)的移幅循环，应变幅中心始终朝正向(拉方向)移动；最后1断裂7断裂550/690-2断裂断裂断裂550/690-2断裂断裂-7-8-9断550/690-1(a)断裂0.5-0.5(b)550/690-3(c)550/690-42.0-2.0(d)8%断裂550/690-7断裂(g)断裂(f)断裂(h)550/690-9050505505050544332110-0...........6.05.04.03.02.01.0%断裂550/690-7断裂(g)断裂(f)断裂(h)550/690-9050505505050544332110-0...........6.05.04.03.02.01.00(j)断裂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断裂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断裂550/690-12(l)550/690-14(l)9名义应力(MPa)名义名义应力(MPa)名义应力(MPa)夹头夹头夹头夹头引伸计试件加载设备各个试件在单调拉伸下的名义应力－应变曲线如图1.4所示。可以看出，分别为残余塑性应变达到0.01%和0.2%所对应的名义应力(定义f0.01和f0.2作为钢材的比例极限和条件屈服强度)，fu和εu分别为名义极限强度和极限应变(对ff和εf分别为名义断裂强度及其对应的应变，f0.2/fu为钢材的均略小于其名义屈服强度(550MPa和690MPa)；虽然两种钢材名义极限强度对但均满足《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)对钢材屈强比不大于0.85的000800600400200断裂0102030405060名义应变(%)0008006004002000断裂0102030405060名义应变(%)MPa名义应力(MPa)MPa名义应力(MPa)06004002000-200-400-6000--106004002000-200-400-6000--2号Ef0.01f0.2fuεufffεff0.2/fu63308.08005.5Q550和Q690高强钢材的各个试件在循环加载下的名义应力－应变曲线分(1)无论是在小应变幅还是大应变幅的常幅循环下，两种钢材的滞回圈及(3)从各个变幅循环的滞回曲线来看，加载历史对高强钢材滞回曲线的影 550-2.0-0.500.51.0 550-3.0-1.5-1.0-0.500.51.01.52.0MPa名义应力(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受压构件试验1试件设计(1)钢材牌号：内核钢管钢材牌号，环肋外套管钢材牌号(2)内核钢管几何尺寸：外径D、壁厚t、构件长度L(3)外套管几何尺寸：纵向肋板高度h、竖向肋板厚度b、环肋间距Δ(4)初始缺陷：初弯曲、加载偏心(5)内核边界约束条件B2.1.2内核管设计(1)制造工艺。在钢管结构如管桁架结构中，管件通常包括无缝钢管与焊位长度重量》GB/T21835-2008中涉及mmmm加载条件考(3)截面尺寸。在工程设计中，内核管截面尺寸通常参考规范中的通用管5300453004L(mm)D(mm)Ic(mm4)Ynd1150076458.830.630.81323000764117.671.270.449(4)加固施工模拟。在加固工程项目中，一般可要求在进行施工作业前对1.3外套管设计计外套管时通过修改环向肋板的尺寸，保证两个半圆形套管在拼接方向预留mm的间隙。实际施工时，通过控制拧紧螺栓外露丝扣的数量保证外套管与弱环向肋板外套管与内核管保持贴紧环向肋板 纵向肋板根据螺栓杆长度预留8mm间隙(1)加固段长度。根据第二章对非全长加固构件的弹性屈曲分析结论，采段长度形式，如图2.2所示。(2)外套管截面尺寸。根据屈曲约束构件中约束比概念，外套管的弹性屈P'cr,s(kN)Pyc(kN)ϛ1.626.6.603.68(3)环向肋板间隔。根据屈曲约束构件中约束比概念，外套管的弹性屈曲Δ(mm)Pcr,s(kN)Pyc(kN)ϛ1.6226.6.603.62试验装置m(a)端部约束装置设计图(b)端部约束装置安装图3试验加载核管5%屈服荷载的初始荷载再卸载，检查应变片数据是否正常；(4)正式加载L1500-50-500、L4000-50-500，具体试验操作流程为：(1)先将内核管插入至上试验停机准则(1)构件整体发生明显弯曲屈曲，跨中侧向位移超过构件长度的1/25；(2)达到极限荷载，承载力出现明显下降段，加载至峰值承载力的80%；(2)构件轴向位移超过构件长度的2%。测量布置方案.1位移计布置方案测点布置方案如图2.6所示，对各测点详细说明如下：移。跨中位移计包括分别对内核与外套管的东水、西水2组水平位移计，共4.2应变测量方案共5个截面布置应变片，每个截面对称布置4个竖向应变片C1~C4；由于采用单刀铰方向S(3)S(4)S(1)S(2)S单刀铰方向S(3)S(4)S(1)S(2)S(5)S(6)北东C(1)C(2)C(1)C(3)CC(3)西单刀铰方向南5试验结果1破坏模式与结果汇总图2.8给出了所有试件最终极限状态下的破坏模态，可以发现除了缓慢上升直至加载结束仍未发生明显弯曲屈曲现象；L3000-50-500P1试件与(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为根据弹性屈曲理论公式计算得到的弹性屈曲荷载，p直接整体屈曲。该类型构件的失效特征为试件在轴压作用下， (L1500、L3000、L4000)与8根加固试件(L3000-50-500/N0/N8/P1/P2、分为三段，前期轴向刚度与失效模式Ⅰ相同；继续加载曲线出L、L3000-50-300)。失效模式Ⅲ：全截面屈服强化。该类型构件的失效特征与失效模式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为所有构件的荷载-端部转角曲线，可以发现未加固构件(L1500、L3000、L4000)的荷载-端部转角曲线整体平滑，曲线的拐点位置过渡自然，说相比于未加固构件，加固构件的荷载-转角曲线不够光滑，曲线整体存在波 4003503002502000400350300250200040035030025020004003503002502000 L1 L1500L3000L40001012345端部转角(°)LL3000-50-500N0L3000-50-500L3000-50-500N8-4-3-2-1012345端部转角(°)a构件b载比对照组 L3000-50-500P1L3000-50-500P2L3000-50-500-5-4-3-2-1012345端部转角(°)4003503002502000-LL1500-50-500L3000-50-500L4000-50-5001012345端部转角(°)(c)非全长加固对照组(d)内核长细比对照组400350300250200L3000-40-500L3000-50-500LL3000-40-500L3000-50-500L3000-60-500-5-4-3-2-1012345端部转角(°)LL3000-50-600L3000-50-500L3000-50-300-5-4-3-2-1012345端部转角(°)(e)外套管截面高度对照组(f)外套管环肋间距对照组。3结构体系拟静力试验试件设计1800030003000300030003000300023567849 1800030003000300030003000300023567849 DCBA0 680049006800400040006800490068006800011380070038009300CBDACBDb件为8度(0.2g)设防，场地类别为III类，设计地震分组为第一组，抗震设防选用4.6级M19栓钉，楼板混凝土强度为C30，内部双层双向配筋，强度为HRB12×12冷弯方钢管，框架梁为HM294×200×8×12在永久荷载和可变荷载标准值作用下最大挠度为l/655，小于挠度限度限值l/500，满足规范要求。框架在水平地震作用标准值作用下的最大450015003003117300030009117300的限450015003003117300030009117300所有框架柱的截面均为□300×300×12×12，所有横向框架梁、纵向框架梁以及次HM。cc0c0bbb60003506000b)b-b立面图cc-c立面图12270121205011616211650002001227012120501161621165000200A支撑节点B撑节点300138a详图 楼板接缝502050栓钉预留孔栓钉栓钉8200c框架连接详图b详图 20mm加劲肋座d详图3.2材料性能试件加工过程中，方钢管柱、热轧工形梁、端板、加劲肋所用的钢材见表A为断后伸长率。柔性支撑(直径25mm)和楼板内配筋(直径8mm)委托检测45001500梁力墙进行MPa45001500梁力墙E(MPa)fy(MPa)fu(MPa)A(%)6134876588582727579.4388172———8.553.3试验装置固定在北侧反力墙上，用于施加水平往复荷载。6个作动器的最大行程均为西榀框架BBC*2C6A*W东榀框架BB*1C*1A*E向 向300030003002850作动器作动器东榀框架A3WA2EA2WA1EA1W实验室台面(a)试件照片A3E(b)300030003002850作动器作动器东榀框架A3WA2EA2WA1EA1W实验室台面(a)试件照片A3E(b)二层作动器垫块三层垫块柱子(c)三层作动器垫块A3*C35/C36C33/CC35/C36C33/C34柔性支撑75t作动器A2*C25/C26C21/C25/C26C21/C2250t作动器A1*C13/C1C13/C14C15/C16C11/C12底座实验室台面底座6000358060003580b面图层垫块柱子3.4试验加载制度步，并且东榀框架和西榀框架各三个作动器的荷载分别保持三层:二层:一层顶点位移/mm顶点位移/mm987654320 2.16%4.68% 2.16%4.68%4.32%3.96%3.60%弹性弹塑性3.24%2.88%工况III:静力推覆试验0.72% 06圈6圈4圈 工况I:对称拟静力试验工况II:对称中心偏移静力试验 796.5708619.5531442.5354265.588.50-88.5-265.5顶点位移角的加载制度结合《建筑抗震试验规程》(JGJ/T101-2015)[49]和美国钢结构I角0.12%和为52%。(2)工况II：对称中心偏移拟静力试验。在二层和三层作动器端头与试件连接端之间增设钢垫块，将作动器的中心位置偏移至试件顶点位移角为2.16%的位置。以顶点位移角为。85010001000100010001000D3E/D3WLC3E/LC3WS1S1 S2S1S1D2E/D2WLC2E/LC2WS1S1S1S1S85010001000100010001000D3E/D3WLC3E/LC3WS1S1 S2S1S1D2E/D2WLC2E/LC2WS1S1S1S1S1S1350350200S2S3S3S4S3S3S1S1350350S3S33.5测量方案图3.8。每个作动器加载端布置有力传感器(LC)，以监测施加在框架上的侧向力。东西两榀框架的南侧各布置了4个位移计(D)，以监测各层梁轴线高度及350350节点变形量测D1E/D1WLC1E/LC1W S4D1E/D1WLC1E/LC1W北D0E/D0W北100100100100截面S1截面S2550西东截面S361.573.573.573.5力传感器位移计应变片倾角仪708080808080807070808080ABCDEABCDEFGHIABCDE61.55061.5561.55073.5773.5西东西西73.5框架榀框架73.5框架榀框架73.573.5截面S4TmmII下边缘形柱6261节点域形梁南北0T2T3I7T6T9T5T4T1I8形柱6261节点域形梁南北0T2T3I7T6T9T5T4T1I8(a)量测示意图(b)传感器布置图3.8东榀框架节点变形量测方案3.6框架的整体受力性能3.6.1滞回性能与骨架曲线a中基底剪力为六个作动器的荷载总和。在对称拟静力试验(工况I)中，试件表现静力推覆试验(工况III)中，结构在达到峰值承载力(对应的顶点位移角顶点位移角可以达到7.69%。结构的侧向极限承载力为试件总重(1335.6kN，不包括底座)的1.95倍。c架均表现出稳定的滞回性能及良好的延性。由于连接在两榀框架基底剪力为其各层作动器的荷载总和。0各级循环第一圈和最后一圈位移峰值点所连成的骨架曲线也标于图3.9中 mma整体b框架(c)东榀框架图3.9基底剪力-顶点位移角滞回曲线及骨架曲线 1a一层b二层c三层对称拟静力试验(工况I)峰值位移(顶点位移角2.52%)处各层的层间位称中心偏移拟静力试验(工况II)峰值位移(顶点位移角4.68%)处各层的层间位移角分别为3.6.2侧移刚度a位移31.9mm(即顶点位移角0.36%)的试验数据，线性拟合求得结构整体和各层的kN/mmkN/mmkN/mmkN/mmKi40200一层:层剪力/层间侧移二层:层剪力/层间侧移三层:层剪力/层间侧移整体:基底剪力/顶点侧移对称中心偏移2.52%4.68%7.6对称中心偏移对称拟静力试验拟静力试验单向推覆试验拟合可求得框架在初始位置侧移刚度k0。框架初始位置侧移刚度退化曲线见图3.12。结构在以屈服位移(顶点位移角0.36%)加载的四圈循环结束之前，侧移K00072%.108%.1.44%1.80%2.52%一层:层剪力/层间侧移072%.108%.1.44%1.80%2.52%二层:层剪力/层间侧移三层:层剪力/层间侧移整体:基底剪力/顶点侧移3二层塑性位移/mm顶点塑性位移/mm累积二层塑性位移/mm累积顶点塑性位移/mm三层塑性位移/mm一层塑性位移/mm累积三层塑性位移/mm累积一层塑性位移二层塑性位移/mm顶点塑性位移/mm累积二层塑性位移/mm累积顶点塑性位移/mm三层塑性位移/mm一层塑性位移/mm累积三层塑性位移/mm累积一层塑性位移/mm000000000000000000I)中每半圈循环的顶点或层间的塑性位移和累积塑性位移，如图3.13。b一层a00(c)二层(d)三层中作出工况I(对称拟静力试验)和工况II(对称中心偏移拟静力试验)每圈正向最大位移处，以及工况III(静力推覆试验)中整数倍初始屈服位移(顶点位490%80%70%60%50%40%30%20%10%三层二层一层对称中心偏移拟静力试验对称拟静力试验静力推覆试验数3.6.4耗能性能耗能曲线见图3.15。工况I(对称拟III心偏移拟静力试验)仅平衡位置不同，5耗能累积耗能耗能累积耗能25020000耗能耗能累积耗能25020005000040200耗耗能累积耗能圈数8006004002000040200040200b构耗能累积耗能耗能累积耗能80060040020008006004002000(c)二层结构(d)三层结构循环加载每圈内框架各层的层间耗能比和累积层间耗能比分别见图3.16和90%80%70%60%50%40%30%20%10%对称中心偏移拟静力试验对称拟静力试验对称中心偏移拟静力试验对称拟静力试验层%%0.36%6对称中心偏移拟静力试验对称拟静力试验90%80%70%60%50%40%30%20%对称中心偏移拟静力试验对称拟静力试验.36%顶点位移角(圈数)90%80%70%60%50%40%30%20%10%对称中心偏移拟静力试验西榀框架榀框架对称拟静力试验对称中心偏移拟静力试验西榀框架榀框架对称拟静力试验24%0.36%顶点位移角(圈数)3.7框架中的构件和节点受力性能(中节点南侧梁)和MN(中节点北侧梁)。00005533311166444222 BR-E11 BR-E12 BR-W11应变片失效0.36%支撑屈曲支撑屈服弹性阶段0.36%支撑屈服应变片失效应变片失效-25002000εy0500屈曲5533311166444222 BR-E11 BR-E12 BR-W11应变片失效0.36%支撑屈曲支撑屈服弹性阶段0.36%支撑屈服应变片失效应变片失效-25002000εy0500屈曲段 BR-E21 BR-E22BRW21 BR-W22NNN(a)东榀框架(b)西榀框架3.7.1构件的受力性能(1)支撑图中每个数据点代表各加载级第一圈循环峰值位移处支撑上布置的两个应变片-.8-1.2-0.600.61.21.800ε00y0.8-1.2-0.600.61.28- BR-E31 BR-E32BRW31支撑屈服应变片失效BR-W322%6%- BR-E31 BR-E32BRW31支撑屈服应变片失效BR-W322%6%ab支撑εy01.21.8c撑正向位移峰值点支撑受拉参与框架受力，在弹性阶段(顶点位移角小于0.36%)应变与顶点位移角基本呈线性关系。一层和二层的支撑在顶点位移角达b。(2)柱离上方梁轴线1000mm和2000mm的两个截面9hb85010001000100010001000100010001000McTεε柱顶截面柱底截面1 cWMBεε3εεhNVεεhh曲率，进而可以得到弹性截面上的轴力(Nc)和弯矩(MT和MB)。由于柱子上弯矩呈线性分布，故可以通过线性外推的方法得到柱顶及柱脚截面的弯矩McThb85010001000100010001000100010001000McTεε柱顶截面柱底截面1 cWMBεε3εεhNVεεhhWWNMTMT ch chNNMcBMcBNcBVcBMcBMcBVbVbNMcTNMcTbcNbc600035006000ccTMTMTMBhhMcBMBMBMThh图中标出了塑性相关曲线(梭形虚线)和弹性相关曲线(菱形虚线)。塑性相关yyMM+NN=1yyMy=fycWcNy=fycAc曲线以外时，表明材料产生了强化，承载力已经大于全截面塑性承载力。从图中各个框架柱柱端截面的弯矩-轴力相关曲线可以看出，试验中柱端内力以弯矩为主，而轴力影响较小。六个框架柱的柱脚在工况I(对称拟静力试验)中(a)C13柱底(b)C13柱顶(c)C23柱底(d)C23柱顶(e)C33柱底(f)C33柱顶柱底截面为例，作出弯矩-层间位移角滞回曲线以研究柱端的循环受力性能。柱脚在循环受力过程中出现了明显的屈服和屈曲，表现出了良好的循环耗能性能cef))进入法。反弯点法，作为一种常用的框架分析方法，简单地假定首层柱反弯点位于将反弯点相对高度y定义为反弯点高度h(柱反弯点与柱脚或下方梁轴线之工况III中每间隔顶点位移角0.36%处的反弯点相对高度进行分析并汇总于图将试验弹性阶段测得的反弯点相对高度与框架简化分析方法所得的反弯点相对高度进行对比。底层边柱(C11、C12、C15和C16)的反弯点相对高度试三层柱(C3*)以及一层中柱(C13和C14)反弯点位置均比试验结果略高。总I结束时降至0.3，在极限位移状态下降反弯点相对高度反弯点相对高度反弯点相对高度反弯点相对高度反弯点相对高度反弯点相对高度验结果弯点法D-值法工况II工况IIIC21C22C23况I工况II工况IIIC11C12C13反弯点相对高度反弯点相对高度反弯点相对高度反弯点相对高度反弯点相对高度反弯点相对高度验结果弯点法D-值法工况II工况IIIC21C22C23况I工况II工况IIIC11C12C13况I工况II工况IIIC41C42C43况I工况I工况II工况IIIC31C32C33工况I工况II工况IIIC51C52C53工况II工况IIIC61C62C63况I层柱C1*层柱C2*三层柱C3*0000加载进度加载进度10加载进度加载进加载进度10加载进度加载进度加载进度(3)梁试验中监测了东榀框架的梁端转角(图3.8)。梁内力分析方法见图3.21，靠近边柱的梁端弯矩(图3.21中MbN)由上下柱端内力按照节点内力平衡的原则求得：caB梁端bB梁端(c)B21北梁端(d)B31北梁端中柱两侧梁端按照上述方法求得的弯矩之比可作为中柱节点梁端弯矩的分转角滞回曲线，见图3.27，图中的纵坐标为以纯钢截面边缘纤维屈服弯矩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)框架实测弯矩图和工况III(静力推覆试验)最大位移状态下的框架实测弯矩图分别见图3.28、架实测弯矩图。梁端弯矩和柱端弯矩分别用钢梁的边缘纤维屈服弯矩 (Myb=271.7kN·m)和柱的边缘纤维屈服弯矩(Myc=698.7kN·m)的倍数表示。1.02Myb0.85M1.02Myb0.85Mybcc1.34Myb1.22Mcc1.34Myb1.22Myb1.33Myb1.19Mc1.13M1.19Mc1.13Mc1.22Mc1.15Mc1.29Mc(a)东榀框架(b)西榀框架(a)东榀框架(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)东榀框架(b)西榀框架II测弯矩图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)东榀框架(b)西榀框架(a)东榀框架(b)西榀框架3.7.2节点的受力性能(1)节点变形分析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节点域节点域节点域L/2L/2L/2(a)节点域剪切变形(b)端板张开变形倾角仪倾角仪梁 sθbθb节点域L/2sL/2L/2sγbd竖向滑移d竖向滑移Δsθ倾角仪θsθ倾角仪θb梁θ θ节点域节点域L/2LL/2γce(f)框架变形示意图(2)滞回性能与骨架曲线截面全塑性弯矩Mpb=306.8kN·m之比，横坐标为节点转角(即节点域剪切转将滞回曲线上工况I(对称拟静力试验)每级加载第一圈正负位移峰值处的点、保持缓慢上升的趋势。倍，可以达到全强度节点的要求。将欧洲规范对刚接节点(转动刚度大于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-剪切转角滞回曲线见图3.36。中柱节点(尤其是底部两层中柱节点)的节点一层北节点和二层北节点在工况I(对称拟静力试验)和工况II(对称中心偏移弹性，在工况III(静力推覆试验)中屈服。南侧三个(a)一层南节点(b)一层中节点(c)一层北节点(d)二层南节点(e)二层中节点(f)二层北节点g节点h节点i北节点(3)力学性能指标屈服位移和屈服承载力是节点重要的力学性能指标，本节用弯矩-转角骨架梁梁端弯矩M0.6MPP等面积相面积相θθ N-0.02θθ yN面积相等NNθ θN0.6NNNθP-0.02θ以正向弯曲双折线的确定过程为例，说明屈服点(θyP,MyP)的确定方法：首先，在骨架曲线上找到框架在目标位移(中国规范大震层间位移角限值1/50)下的节点转角θP-0.02所对应的数据点(θP-0.02,MP-0.02)；然后，确保第一段折线经MyP能量相等的原则，保证骨架曲线与双折线下方包围的面积相等。以上的约束条件可唯一确定一条双折线，并得到屈服点(θyP,MyP)。楼层节点编号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值点(θm,Mm)、延性系数μ(正反向)、弹性刚度Ke(正反向)、节点刚度分I度可达到刚接节点的分类标准(kb≥25)，部分节点为半刚接节点(0.5<kb<25)，pEn展有限，不做分析。底部pPmMmKePpNm−MmKeNEn=2ΣAi(MyP9yP+MyNN) (3-20)(4)层间位移角分量分析工况I(对称拟静力试验)和工况II(对称中心偏移拟静力试验)每级点JE-2-N和一个典型的弹性阶段(顶点位移角不超过0.36%)，框架的层间侧移主要来源于构件的弯曲变形(梁弯曲和柱弯曲)；弹性阶段构件弯曲导致的层间位移角占比至少为随着层间位移角的不断增大，节点变形(端板张开变形和节点域剪切变形)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%层间位移角分量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%层间位移角分量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%层间位移角分量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%形变形移形变形移边柱节点(底部两层南北侧节点)及角部节点(顶层南北侧节点)的节点域受力较小，没有出现明显的塑性剪切变形(如图3.36和图3.38)；节点域剪切变角占比最大为13.3%。中柱节点在较大的剪力(弯矩)作用下发对于所有的节点，由于循环加载过程中端板竖向滑移很小(最大滑移量为7.82mm)，所产生的层间位移角最多只占总层间位移角的6.5%，故端板的竖向0100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%顶点位移角(a)层间位移角分量(b)层间位移角各分量占比0100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%顶点位移角(a)层间位移角分量(b)层间位移角各分量占比能对称中心偏移拟静力试验节点耗能比构件耗能比节点累积耗能比对称拟静力试验(能对称中心偏移拟静力试验节点耗能