1、<p><b>　　外文翻譯及原文</b></p><p>　　摘自：journal of Constructional Steel Research.Volume 59,Number 1,January 2003</p><p>　　受彎鋼框架結點在變化軸向</p><p>　　荷載和側向位移的作用下的周期性行為</p>

2、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　這篇論文討論的是在變化的軸向荷載和側向位移的作用下，接受測試的四種受彎鋼結點的周期性行為。梁的試樣由變截面梁，翼緣以及縱向的加勁肋組成。受測試樣加載軸向荷載和側向位移用以模擬側向荷載對組合梁抗彎系統(tǒng)的影響。實驗結果表明試樣在旋轉角度超過0.03弧度后經(jīng)歷了從塑性到延性的變化。縱向加勁肋的存在幫助傳遞軸向荷載以及延緩腹板的局部

3、彎曲。</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　為了評價變截面梁（RBS）結點在軸向荷載和側向位移下的結構性能，對四個全尺寸的樣品進行了測試。這些測試打算評價為舊金山展覽中心擴建設計的受彎結點在滿足設計基本地震等級（DBE）和最大可能地震等級（MCE）下的性能。基于上述而做的對RBS受彎結點的研究指出RBS形式的結點能夠獲得超過0.03弧度的旋轉

4、角度。然而，有人對于這些結點在軸向和側向荷載作用下的抗震性能質量提出了懷疑。</p><p>　　舊金山展覽中心擴建工程是一個3層構造，并以鋼受彎框架作為基本的側向力抵抗系統(tǒng)。Fig.1是一幅三維透視圖。建筑的總標高為展覽廳屋頂?shù)淖罡唿c，大致是35.36m（116ft）。展覽廳天花板的高度是8.23m（27ft），層高為11.43m（37.5ft）。建筑物按照1997統(tǒng)一建筑規(guī)范設計。</p>&l

5、t;p>　　框架系統(tǒng)由以下幾部分組成：四個東西走向的受彎框架，每個電梯塔邊各一個；四個走向的受彎框架，在每個樓梯和電梯井各一個的；整體分布在建筑物的東西兩側?？紤]到層高的影響，提出了雙梁抗彎框架系統(tǒng)的觀念。</p><p>　　通過連接大梁， 受彎框架系統(tǒng)的抵抗荷載的行為轉化為結構傾覆力矩部分地被梁系統(tǒng)的軸向壓縮-拉伸分擔，而不是僅僅通過梁的彎曲。結果，達到了一個剛性側向荷載抵抗系統(tǒng)。豎向部分與梁以聯(lián)結桿的

6、形式連接。聯(lián)結桿在結構中模擬偏心剛性構架并起到與其相同的作用。通常地聯(lián)結桿都很短，并有很大的剪彎比。</p><p>　　在地震類荷載的作用下，CGMRFS梁的最終彎矩將考慮到可變軸向力的影響。梁中的軸向力是切向力連續(xù)積累的結果。</p><p>　　2．CGMRF的解析模型</p><p>　　非線性靜力推出器模型是以典型的單間CGMRF模板為指導。圖2展示了模型

7、的尺寸規(guī)格和多個部分。翼緣板尺寸為28.5mm254mm（1 1/8in10in），腹板尺寸為9.5mm476mm（3/8in18 3/4in）。推進器模型中運用了SAP 2000計算機程序?？蚣艿奶厣侨s束（FR）。FR受彎框架是一種由結點應變引起的撓度不超過側向撓度的5%的框架。這個5%僅與梁-柱應變有關，而與柱底板區(qū)應變引起的框架應變無關。</p><p>　　模型通過屈服應力和匹配強度的期望值來運行。這

8、些值各自為372Mpa（54ksi）和518Mpa（75ksi）。Fig.3顯示了塑性鉸的荷載-應變行為是通過建筑物地震恢復的NEHRP指標以廣義曲線的形式逼近的。y以Eps5.1和5.2為基底運算，如下：</p><p>　　P-M鉸合線荷載-應變模型上的點C，D和E的取值如表5.4</p><p>　　y以0.01rad為幅度取值見表5.8。切變鉸合線荷載-應變模型點C，D和E取值見表

9、5.8。對于連續(xù)梁，假定兩個模型點B和C之間的形變硬化比有3%的彈性比。</p><p>　　用下面的公式計算彎矩與軸向荷載之間的相互關系</p><p>　　是期望彎矩強度，是RBS塑性模量，是材料的屈服強度，P是梁中的軸向力，是RBS屈服力，等于。梁的最終彎曲能力和模型的連續(xù)行見圖1。</p><p>　　Fig.4定性的給出了側向荷載下的CGMRF中的彎矩，切

10、應力和正應力的分布。其中切應力和正應力對梁的影響要小于彎矩的作用，盡管他們必須在設計中加以考慮。內力分布圖解見Fig.5，可見，彈性范圍和非彈性范圍的內力行為基本相同。內力的比值將隨框架的屈服和內力的重分布的變化而變化。基本內力圖見Fig.5，然而，仍然是一樣的。</p><p>　　非靜力推進器模型的運行通過柱子頂部的側向位移的單調增加來實現(xiàn)，如Fig.5所示。在四個RBS同時屈服后，發(fā)生在腹板與翼緣端部的豎向

11、的統(tǒng)一屈服將開始形成。這是框架的屈服中心，在柱子被固定后將在柱底部形成塑性鉸。Fig.7給出了基本切應力偏移角。圖中還給出了框架中非彈性活動的次序。對于一個彈性組成，推進器將有一個特有的很長的過渡（同時形成塑性鉸）和一個很短的屈服平穩(wěn)階段。</p><p>　　塑性旋轉能力，被定義為：結點強度從開始遞減到低于80%的總的塑性旋轉角。這個定義不同于第9段（附錄）AISC地震條款的描述。使用Eq源于RBS塑性旋轉能力

12、被定在0.037弧度。</p><p>　　被替代，用來計算理論屈服強度與實際屈服強度的區(qū)別（標號是50鋼）</p><p><b>　　3．實踐規(guī)劃</b></p><p>　　如圖6所示，實驗布置是為了研究基于典型的CGMRF結構下的結點在動力學中的能量耗散。用圖中所給的塑性位移，塑性轉角，塑性偏移角，由幾何結構，有如下：</p>

13、;<p><b>　　和</b></p><p>　　這里的δ和γ包括了彈性組合。上述近似值用于大型的非彈性梁的變形破壞。圖6a表明用圖6b所示的位移控制下的替代組合能夠表示CGMRF結構中的典型梁的非彈性行為。</p><p>　　圖8所示，建立這個實驗裝置來發(fā)展圖6a和圖6b所示的機構學。軸心裝置附以3個2438mm×1219mm×

14、;1219mm（8ft×4ft×4ft）RC塊。并用24個32mm徑的桿與實驗室的地板固定。這種裝置允許在每次測驗后換實驗樣品。</p><p>　　根據(jù)實驗布置的動力學要求，隨著側面的元件放置，軸向的元件，元件1和元件2，將釘?shù)紹和C中去， 如圖8所示。因此，軸向元件提供的軸向力P可以被分解為相互正交的力的組合，和，由于軸向力的傾斜角度不超過，因此近似等于P。然而，側向力分量，，引起了一個在

15、梁柱交接處的附加彎矩。如果軸向元件壓試樣的話，那么將會加到側向力中，若軸向是拉力，對于側向元件來說則是個反向力。當軸向元件有個側向位移，他們將在梁柱交接處引起一個附加彎矩，因此，梁柱交接處的彎矩等于：</p><p><b>　　M=HL+P</b></p><p>　　其中H是側向力，L是力臂，P是軸向力，是側向位移。</p><p>　　四

16、個梁柱結點全尺寸實驗做完了。拉伸試樣檢測的結果和構件尺寸見表2。所有柱和梁的鋼筋為A572標號50鋼（=344.5Mpa）。經(jīng)測定的梁翼緣屈服應力值等于372Mpa（54ksi），整體的強度范圍是從502Mpa（72.8ksi）到543Mpa（78.7ksi）。</p><p>　　表3列出了各個試樣的全截面和RBS中間變截面處的塑性彎矩值（受拉應力下的數(shù)據(jù)）。</p><p>　　本文所

17、指的試樣專指試樣1到4。被檢試樣細部圖見圖9到圖12。在設計梁柱結點時用到了以下數(shù)據(jù)：</p><p>　　梁翼緣部分采用RBS結構。配備環(huán)形掏槽，如圖11和圖12所示。對于所有的試樣，切除30%翼緣寬度。切除工作做的十分精細，并打磨光滑且與梁翼緣保持平行以盡量見效切口。</p><p>　　應用全焊接腹板結點。梁腹板與柱翼緣之間的結點采用全焊縫焊接（CJP）。所有CJP焊接嚴格依照AWS

18、 D1.1結構焊接規(guī)范。</p><p>　　采用雙側板加CJP形式連接梁翼緣的頂部和底部和柱表面到變截面開始處，如圖11和圖12。側板尾部打磨光滑以便同RBS連接。側板采用CJP形式與柱邊緣相連接。側板的作用是增加受彎單元的承受能力，平穩(wěn)過渡是為了減少應力集中而導致的破裂。</p><p>　　兩根縱向的加勁肋，95mm×35mm（3 3/4in ×1 3/8 in）

19、，以12.7mm的角焊縫焊接到腹板中間高度，如圖9和10。加勁肋采用CJP的形式焊接到柱的邊緣。</p><p>　　切除梁翼緣頂部和低部的坡口焊縫處的焊接部分。以便消除坡口焊接斷口處可能產生的斷裂。</p><p>　　除去翼緣低部的襯墊板條。以便消除襯墊板條帶來的斷口效應并增加安全性。</p><p>　　使用與梁翼緣厚度近似相同的連續(xù)板。所有試樣板厚均為一英寸

20、。</p><p>　　由于RBS是受檢試樣最容易區(qū)分的特征，縱向的加勁肋在延緩局部彎曲和提高可靠性方面扮演著重要的角色。</p><p><b>　　4．荷載歷史</b></p><p>　　試樣被加以周期性交替的荷載，其末端的位移△y的增加如圖4所示。梁的末端位移受伺服控制裝置3和4的影響。當作用軸向力時，制動器1和2是活動的，以用它的受力