節(jié)點(diǎn)域柱壁加強(qiáng)型方鋼管柱-H型鋼梁節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究*

陳麗華， 陳 坤， 夏登榮， 陳 琦

(合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院， 合肥 230009)

0 概述

方鋼管混凝土柱具有各向等強(qiáng)、抗扭剛度大、承載能力高、外形規(guī)則、建筑適用性好等特點(diǎn)。隨著近年來(lái)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的推廣，方鋼管混凝土柱在鋼結(jié)構(gòu)框架體系中得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于方鋼管混凝土柱與H型鋼梁剛性連接節(jié)點(diǎn)，我國(guó)的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50017—2017)[1]推薦了4種節(jié)點(diǎn)形式：內(nèi)隔板節(jié)點(diǎn)、隔板貫通節(jié)點(diǎn)、外環(huán)板節(jié)點(diǎn)和外肋環(huán)板節(jié)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外研究人員也進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究和理論分析，以探究節(jié)點(diǎn)的抗震性能[2-9]。

對(duì)于內(nèi)隔板節(jié)點(diǎn)和隔板貫通節(jié)點(diǎn)，其柱內(nèi)的隔板上應(yīng)設(shè)置直徑不小于200mm的混凝土澆筑孔[1]。當(dāng)方鋼管柱截面尺寸較小時(shí)，混凝土澆筑孔尺寸難以滿足設(shè)計(jì)要求，容易造成節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土不密實(shí)，從而影響節(jié)點(diǎn)區(qū)性能。而外環(huán)板節(jié)點(diǎn)和外肋環(huán)板節(jié)點(diǎn)的環(huán)板位于鋼管柱外側(cè)，不受柱邊長(zhǎng)尺寸的限制，但其空間靈活性和節(jié)點(diǎn)適應(yīng)性相對(duì)較差，尤其是在邊柱、角柱處，環(huán)板的存在占用較大空間，給建筑設(shè)計(jì)帶來(lái)了一定的不便。

為此，本文直接對(duì)節(jié)點(diǎn)區(qū)附近的鋼管柱壁進(jìn)行加厚，設(shè)計(jì)了一種無(wú)橫向加勁肋的柱壁加強(qiáng)型方鋼管柱-H型鋼梁節(jié)點(diǎn)(簡(jiǎn)稱柱壁加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn))，如圖1所示。為了使節(jié)點(diǎn)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，當(dāng)節(jié)點(diǎn)區(qū)柱寬厚比受限時(shí)，節(jié)點(diǎn)區(qū)柱壁的內(nèi)側(cè)可以設(shè)置豎向加勁肋。

圖1 柱壁加強(qiáng)型方鋼管柱-H型鋼梁節(jié)點(diǎn)形式

對(duì)于無(wú)橫向加勁肋的方鋼管柱-H型鋼梁節(jié)點(diǎn)，各國(guó)規(guī)范均沒(méi)有給出不設(shè)置加勁肋的限制依據(jù)和理論計(jì)算公式，只有美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑抗震規(guī)范(AISC 341-10-2010)提出可以通過(guò)實(shí)際試驗(yàn)來(lái)決定。國(guó)內(nèi)外對(duì)于此類節(jié)點(diǎn)的相關(guān)學(xué)術(shù)研究也相對(duì)很少[10]。我國(guó)學(xué)者陳以一等[11]也僅對(duì)無(wú)加勁冷成型方鋼管柱-H型鋼梁翼緣板焊接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了受拉性能試驗(yàn)研究，不能反映出節(jié)點(diǎn)的抗震性能。

鑒于此，本文對(duì)柱壁加強(qiáng)型方鋼管柱-H型鋼梁節(jié)點(diǎn)試件進(jìn)行了低周反復(fù)加載試驗(yàn)，分析了各試件的破壞模式、滯回曲線、骨架曲線、剛度退化、延性和耗能能力等指標(biāo)，為后續(xù)鋼管混凝土柱框架連接節(jié)點(diǎn)的研究提供了理論指導(dǎo)。

1 試件概況

1.1 試件設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)共設(shè)計(jì)了5個(gè)節(jié)點(diǎn)域柱壁加強(qiáng)型方鋼管柱-H型鋼梁節(jié)點(diǎn)試件，編號(hào)為JRSC-1～JRSC-5。試件柱為焊接空方鋼管柱，由上、中、下三段柱焊接而成，其中，上、下段(即非節(jié)點(diǎn)區(qū)柱)的截面為200×10，長(zhǎng)度為850mm，中段(即節(jié)點(diǎn)區(qū)柱)的柱壁進(jìn)行加厚，加厚范圍應(yīng)伸出鋼梁上、下翼緣外150mm。此外，試件JRSC-4的節(jié)點(diǎn)區(qū)柱的內(nèi)側(cè)設(shè)置豎向加勁肋，加勁肋厚度同節(jié)點(diǎn)區(qū)柱壁厚。試件梁為成品H型鋼梁，每段鋼梁的長(zhǎng)度為1 500mm。方鋼管柱與H型鋼梁采用栓焊連接，即梁翼緣與柱翼緣采用全熔透坡口焊縫，梁腹板與柱翼緣通過(guò)連接板采用10.9級(jí)M20高強(qiáng)摩擦型螺栓連接。

各試件幾何參數(shù)詳見(jiàn)表1與圖2。其中柱頂?shù)妮S壓比設(shè)計(jì)值n與節(jié)點(diǎn)區(qū)柱的寬厚比α分別按式(1)、式(2)計(jì)算：

圖2 試件幾何尺寸

試件幾何參數(shù) 表1

n=1.25N/1.1fyAs

(1)

α=Bc/tc

(2)

式中：N為施加在柱頂?shù)妮S向壓力實(shí)測(cè)值；fy為非節(jié)點(diǎn)區(qū)柱鋼材的屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值；As為非節(jié)點(diǎn)區(qū)柱的截面面積；1.25為重力荷載分項(xiàng)系數(shù)；1.1為鋼材材料的分項(xiàng)系數(shù)；Bc和tc分別為節(jié)點(diǎn)區(qū)柱的截面寬度和厚度。

1.2 材性試驗(yàn)

依據(jù)《金屬材料拉伸試驗(yàn)》(GB/T 228.1—2010)[12]的相關(guān)規(guī)定對(duì)試件所用鋼材進(jìn)行材性試驗(yàn)。鋼材的材料性能詳見(jiàn)表2。

1.3 試驗(yàn)裝置及加載制度

試件加載裝置如圖3所示，兩個(gè)1 000kN的液壓伺服加載裝置分別倒置安裝在反力架上，與同一臺(tái)油泵相連，用于施加梁端反向同步的低周反復(fù)循環(huán)荷載。一個(gè)150t的千斤頂置于柱頂用于施加柱的軸向壓力。試件柱底采用鉸支座，并通過(guò)側(cè)向約束限制柱頂、柱底的水平位移。

圖3 試件加載裝置

如圖4所示，本文試驗(yàn)采用荷載-位移雙控制的加載方式[13]。試件屈服前，采用荷載控制并分級(jí)加載，每級(jí)加載循環(huán)一次；試件屈服后，采用位移控制，每級(jí)位移加載循環(huán)兩次，直至試件破壞或荷載下降到最大荷載的85%后，停止試驗(yàn)。

圖4 試驗(yàn)加載制度

在加載過(guò)程中判定試件屈服通常有兩種方法：1)以實(shí)際加載的梁端荷載-位移曲線出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)為標(biāo)志；2)利用鋼板上的應(yīng)變片實(shí)測(cè)值是否達(dá)到屈服應(yīng)變值來(lái)判斷。本次試驗(yàn)采用上述兩種方法來(lái)綜合判定試件是否屈服。

1.4 測(cè)量?jī)?nèi)容

利用MTS液壓伺服加載系統(tǒng)、DH3816靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試分析系統(tǒng)和YH-50D位移計(jì)對(duì)試件的梁端豎向荷載(P)-位移(Δ)曲線和關(guān)鍵部位的應(yīng)變、位移數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并在試驗(yàn)過(guò)程中，觀察梁、柱以及節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼板的變形、受力情況及焊縫裂縫的開(kāi)展情況。試件具體測(cè)點(diǎn)布置如圖5所示，共布置了52個(gè)應(yīng)變片，10個(gè)位移計(jì)。

圖5 試件測(cè)點(diǎn)布置

2 試驗(yàn)現(xiàn)象

2.1 試件JRSC-1、試件JRSC-2

試件JRSC-1、試件JRSC-2尺寸相同，僅軸壓比不同，分別為0.20，0.50。

在荷載加載階段，試件處于彈性階段，梁端荷載-位移曲線近似呈直線。當(dāng)梁端荷載分別加載至78.7kN(試件JRSC-1)、59.5kN(試件JRSC-2)時(shí)，由應(yīng)變片實(shí)測(cè)值可知，試件節(jié)點(diǎn)區(qū)發(fā)生屈服，梁翼緣未屈服，試件的梁端荷載-位移曲線出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)。該階段試件尚未產(chǎn)生明顯焊縫裂縫和鋼板變形。

在位移加載階段，當(dāng)梁端位移加載至60mm左右時(shí)，試件的節(jié)點(diǎn)區(qū)柱翼緣在反復(fù)位移加載下，受拉一側(cè)凸起，受壓一側(cè)凹陷，且梁柱翼緣對(duì)接焊縫熱影響區(qū)兩端出現(xiàn)微小裂紋，此時(shí)對(duì)應(yīng)的荷載分別為111.8kN(試件JRSC-1)、101.2kN(試件JRSC-2)(試件均達(dá)到峰值荷載Pu)。隨著梁端加載位移的增大，端部裂紋逐漸向?qū)雍缚p的中部發(fā)展；加載至72mm左右時(shí)，試件JRSC-1、試件JRSC-2梁柱翼緣對(duì)接焊縫熱影響區(qū)開(kāi)始出現(xiàn)撕裂；當(dāng)梁端荷載下降至峰值荷載的85%以下時(shí)，認(rèn)為試件已發(fā)生破壞，停止加載。試驗(yàn)現(xiàn)象見(jiàn)圖6(a)。

2.2 試件JRSC-3、試件JRSC-4

在試件JRSC-2的基礎(chǔ)上，試件JRSC-3對(duì)節(jié)點(diǎn)區(qū)柱進(jìn)行加厚，減小寬厚比，試件JRSC-4的節(jié)點(diǎn)區(qū)柱內(nèi)設(shè)置豎向加勁肋。

在荷載加載階段，當(dāng)梁端荷載分別加載至79.5kN(試件JRSC-3)、95.7kN(試件JRSC-4)時(shí)，節(jié)點(diǎn)區(qū)發(fā)生屈服，試件的荷載-位移曲線未出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)，此時(shí)梁翼緣未屈服，試件也尚未產(chǎn)生明顯焊縫裂縫和鋼板變形。

在位移加載階段，當(dāng)梁端位移分別加載至48mm(試件JRSC-3)、72mm(試件JRSC-4)左右時(shí)，梁翼緣發(fā)生屈服；當(dāng)試件JRSC-3、試件JRSC-4分別加載至60，84mm左右時(shí)，梁柱連接處柱翼緣發(fā)生平面外變形，梁柱翼緣對(duì)接焊縫熱影響區(qū)出現(xiàn)微小裂紋，此時(shí)試件JRSC-3、試件JRSC-4同樣達(dá)到峰值荷載Pu(對(duì)應(yīng)的值分別為118.3，144.8kN)。此后，在低周反復(fù)作用下，梁柱翼緣對(duì)接焊縫熱影響區(qū)處發(fā)生撕裂。試驗(yàn)現(xiàn)象見(jiàn)圖6(b)。

2.3 試件JRSC-5

試件JRSC-5滿足“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”的抗震設(shè)計(jì)要求。

在荷載加載階段，當(dāng)梁端荷載加載至58.84kN時(shí)，應(yīng)變測(cè)試儀顯示梁翼緣發(fā)生屈服，而節(jié)點(diǎn)區(qū)未屈服，試件的荷載-位移曲線未出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)。

在位移加載階段，隨著梁端位移的增加，梁上應(yīng)變片值快速增長(zhǎng)，但柱壁上應(yīng)變片數(shù)值依舊較低，未達(dá)到屈服值；梁端位移加載至60mm左右時(shí)，梁翼緣出現(xiàn)鼓曲，此時(shí)試件JRSC-5達(dá)到峰值荷載，Pu為84.0kN；梁端位移加載至72mm左右時(shí)，梁柱翼緣對(duì)接焊縫熱影響區(qū)處裂紋慢慢開(kāi)始撕裂，試件承載能力下降。試驗(yàn)現(xiàn)象見(jiàn)圖6(c)。

圖6 試件破壞現(xiàn)象

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 破壞模式

由試驗(yàn)現(xiàn)象可知，節(jié)點(diǎn)試件屈服破壞模式表現(xiàn)為兩種：一是節(jié)點(diǎn)區(qū)屈服破壞(試件JRSC-1～試件JRSC-4)；二是梁翼緣屈服破壞(試件JRSC-5)。

由于柱壁加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)內(nèi)未設(shè)置加勁隔板，梁翼緣拉力不能有效地傳遞到節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，僅能依靠節(jié)點(diǎn)區(qū)柱翼緣的抗彎剛度來(lái)承擔(dān)梁翼緣拉力。節(jié)點(diǎn)區(qū)柱壁屈服后，在低周反復(fù)循環(huán)加載作用下，節(jié)點(diǎn)區(qū)柱翼緣發(fā)生平面外變形。柱翼緣的反復(fù)屈曲，還會(huì)惡化梁柱翼緣對(duì)接焊縫的受力情況，使其在梁翼緣端部產(chǎn)生微裂縫，進(jìn)而發(fā)生撕裂。而采用增大節(jié)點(diǎn)區(qū)柱寬厚比或者在節(jié)點(diǎn)區(qū)柱壁內(nèi)設(shè)置豎向加勁肋，可以提高節(jié)點(diǎn)剛度，減小柱翼緣的平面外變形。

整個(gè)加載過(guò)程中，試件的非節(jié)點(diǎn)區(qū)柱與節(jié)點(diǎn)區(qū)柱拼接位置附近柱壁的應(yīng)變值均小于屈服應(yīng)變值，試件未發(fā)生屈服，且梁柱連接焊縫也未發(fā)生破壞。因此節(jié)點(diǎn)區(qū)柱壁加厚范圍為梁高加300mm(鋼梁上下各加150mm)是可行的，即柱壁加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的加厚范圍應(yīng)伸出梁上下翼緣外不小于150mm。

3.2 滯回曲線

各試件的梁端豎向荷載(P)-位移(Δ)滯回曲線如圖7所示，由圖可以看出：

圖7 試件的滯回曲線

(1)各試件的滯回曲線整體上均為梭型，形狀較為飽滿，反映出柱壁加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的塑性變形能力較強(qiáng)，具有較好的抗震性能。

(2)在加載前期，荷載與變形近似是線彈性變化，試件剛度變化較小，滯回環(huán)的面積也很小，耗能較少，卸載時(shí)試件的殘余變形很?。浑S著低周反復(fù)荷載的逐級(jí)增加，滯回環(huán)的面積逐漸增大且變得飽滿，耗能能力增強(qiáng)，試件的殘余變形也隨之增大。

3.3 骨架曲線

各試件的梁端豎向荷載(P)-位移(Δ)骨架曲線如圖8所示，由圖可知：

圖8 試件的骨架曲線對(duì)比

(1)各試件的骨架曲線均為S型，受力過(guò)程可大致分為彈性階段、彈塑性階段和破壞階段；在彈性階段，試件骨架曲線近似為直線，進(jìn)入彈塑性階段后，曲線斜率下降，剛度減小，達(dá)到峰值荷載后,試件的骨架曲線均有所下降，這是因?yàn)樵嚰墓?jié)點(diǎn)區(qū)柱翼緣或梁翼緣屈服后發(fā)生明顯變形，梁柱翼緣對(duì)接焊縫熱影響區(qū)出現(xiàn)撕裂，試件的承載能力有所下降。

(2)試件JRSC-2與試件JRSC-1相比，隨著軸壓比的增大，鋼管柱自身變形能力減弱，節(jié)點(diǎn)的承載能力有所降低。與試件JRSC-2相比，減小節(jié)點(diǎn)區(qū)柱寬厚比(試件JRSC-3)或在節(jié)點(diǎn)區(qū)柱內(nèi)設(shè)置豎向加勁肋(試件JRSC-4)，鋼管柱的抗彎剛度增大，節(jié)點(diǎn)的承載能力有所提高，且后者措施(設(shè)置豎向加勁肋)增幅效果更為明顯，說(shuō)明當(dāng)節(jié)點(diǎn)區(qū)柱寬厚比設(shè)計(jì)受限時(shí)，通過(guò)在鋼管柱內(nèi)側(cè)設(shè)置豎向加勁肋，可以有效地保證節(jié)點(diǎn)具有足夠的承載能力。試件JRSC-5與試件JRSC-2相比，鋼梁設(shè)計(jì)較弱，發(fā)生梁翼緣屈服破壞，二者破壞模式不同，承載能力也相對(duì)較小，但前期曲線基本重合。

3.4 剛度退化

剛度退化反映了結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在循環(huán)荷載下累積損傷。各試件的剛度可用割線剛度Ki來(lái)表示，按式(3)計(jì)算:

(3)

式中：+Fi，-Fi分別為第i次正、反向峰值點(diǎn)荷載值；+Xi，-Xi分別為第i次正、反向峰值點(diǎn)位移值。

圖9為各試件割線剛度隨加載位移的退化曲線。由圖可知：

圖9 試件的割線剛度退化曲線對(duì)比

(1)由于柱壁加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)未設(shè)置橫向加勁肋，在反復(fù)荷載作用下，累積損傷逐漸增加，試件剛度不斷退化。在整個(gè)加載過(guò)程中，試件剛度退化較為平緩，表現(xiàn)出柱壁加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的滯回曲線較為穩(wěn)定，耗能能力較好。

(2)隨著軸壓比的增大，試件前期剛度退化較快，但后期剛度趨于一致；隨著節(jié)點(diǎn)區(qū)柱寬厚比的減小，試件的初始剛度顯著增大，且前期剛度退化較快，但后期剛度趨于一致；在節(jié)點(diǎn)區(qū)柱內(nèi)設(shè)置豎向加勁肋，試件初始剛度增大，但退化趨勢(shì)基本一致。

3.5 延性與耗能能力

根據(jù)骨架曲線，得出各試件的特征參數(shù)值，詳見(jiàn)表3。表中各值均取正、負(fù)向加載時(shí)參數(shù)絕對(duì)值的平均值。Py，Δy分別為屈服荷載和屈服位移，按原點(diǎn)切線法計(jì)算[14]；Pu為試件的峰值荷載；Δu為試件的極限位移，取下降至峰值荷載的85%時(shí)所對(duì)應(yīng)的位移。

各試件的特征參數(shù) 表3

采用位移延性系數(shù)μ來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)的延性進(jìn)行評(píng)價(jià)。位移延性系數(shù)μ為極限位移Δu與屈服荷載Δy的比值。試件的能量耗散能力用能量耗散系數(shù)E和等效黏滯阻尼系數(shù)ξeq來(lái)評(píng)價(jià)[13]。

由表3可知：

(1)各試件的位移延性系數(shù)在3.0～4.1之間，均大于3.0，說(shuō)明柱壁加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)具有較好的延性；一般來(lái)說(shuō)，鋼筋混凝土節(jié)點(diǎn)的ξeq在0.1左右，型鋼混凝土節(jié)點(diǎn)的ξeq在0.3左右。本試驗(yàn)各試件的E在1.7～1.9之間，ξeq在0.27～0.31之間，試件耗能能力較好。

(2)隨著軸壓比的增大，鋼管柱自身變形能力減弱，節(jié)點(diǎn)的承載能力降低，塑性變形能力變差，延性和耗能能力有所降低；隨著節(jié)點(diǎn)區(qū)柱寬厚比的減小，節(jié)點(diǎn)的承載能力提高，延性和耗能能力也有所增強(qiáng)；節(jié)點(diǎn)區(qū)柱內(nèi)設(shè)置豎向加勁肋，節(jié)點(diǎn)的承載能力顯著提高，但延性和耗能能力相對(duì)較低。

3.6 節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切變形

節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切變形如圖10所示，圖中Hc為柱腹板高度，Hb為梁腹板高度，虛線所示的矩形為未加載時(shí)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)示意圖，菱形為節(jié)點(diǎn)核心區(qū)在荷載作用下發(fā)生變形的示意圖，δ1，δ3，δ2，δ4分別為節(jié)點(diǎn)核心區(qū)對(duì)角線上縮短、伸長(zhǎng)值，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切角γ可由式(4)求得：

圖10 節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切變形

(4)

各試件的節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切角的變化曲線如圖11所示。由于在加載過(guò)程中試件JRSC-3的位移計(jì)出現(xiàn)松動(dòng)，故不對(duì)其進(jìn)行分析。由圖可得：

圖11 試件的節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切角變化曲線

(1)各試件的節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切角隨荷載的增加而增加；加載前期，試件處于彈性階段，曲線近似呈線性變化，剪切角變化很?。浑S后試件進(jìn)入彈塑性階段，試件節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切角變化增大。

(2)對(duì)比試件JRSC-1、試件JRSC-2，軸壓比越大，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切角越小，說(shuō)明增大軸壓比可以減小節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切變形；對(duì)比試件JRSC-2、試件JRSC-4，在加載前中期，二者曲線基本重合，說(shuō)明節(jié)點(diǎn)區(qū)加勁肋的設(shè)置對(duì)剪切變形影響較小；試件JRSC-5屬于“梁破壞”，整個(gè)加載過(guò)程中，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切變形較小。

3.7 應(yīng)變分析

下面以試件JRSC-1、試件JRSC-3及試件JRSC-5為例，分析柱壁加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的應(yīng)變分布。

圖12為試件梁端荷載-節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切應(yīng)變滯回曲線，剪切應(yīng)變?chǔ)脁y=ε0+ε90-2ε45，其中ε0，ε45和ε90分別為應(yīng)變花00，450和900方向應(yīng)變片的應(yīng)變值。從圖12可得，在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，梁端荷載-剪切應(yīng)變曲線與荷載-變形曲線所揭示的試驗(yàn)現(xiàn)象是一致的。對(duì)于“強(qiáng)柱弱梁、弱節(jié)點(diǎn)”的試件(試件JRSC-1、試件JRSC-3)，節(jié)點(diǎn)區(qū)柱腹板剪切變形過(guò)大發(fā)生屈服，而對(duì)于“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”的試件(試件JRSC-5)，節(jié)點(diǎn)區(qū)剪切應(yīng)變變化趨勢(shì)呈線性，試件節(jié)點(diǎn)區(qū)未發(fā)生屈服。

圖12 節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切應(yīng)變-梁端荷載滯回曲線

梁翼緣沿軸向方向的應(yīng)變分布如圖13所示，ε為左側(cè)梁負(fù)向加載時(shí)每級(jí)循環(huán)荷載的最大值對(duì)應(yīng)的應(yīng)變，x為梁翼緣距柱邊的距離。理論上，x的絕對(duì)值越小，離柱翼緣越近，梁所受彎矩越大，梁翼緣應(yīng)變值也越大。從圖13可知，距離柱邊200mm處的梁翼緣應(yīng)變值最大，而50mm處的應(yīng)變值相對(duì)較小，這是由于柱翼緣對(duì)梁端的約束作用，會(huì)提高梁的抗彎承載力，對(duì)應(yīng)的應(yīng)變值也相對(duì)較小。

圖13 梁翼緣沿軸線方向的應(yīng)變分布

試件JRSC-1在整個(gè)加載過(guò)程中，梁翼緣的最大應(yīng)變均小于梁翼緣屈服應(yīng)變值，梁翼緣未發(fā)生屈服；而試件JRSC-3加載至0.95Pu左右時(shí)，距柱邊200mm處梁翼緣應(yīng)變值大于屈服應(yīng)變值，梁翼緣開(kāi)始屈服，與前面試驗(yàn)現(xiàn)象相符；試件JRSC-5的梁相比文中其余試件較弱，梁翼緣發(fā)生屈服破壞，且隨著加載荷載的增大，梁翼緣產(chǎn)生明顯的鼓曲，應(yīng)變值急速上升。

4 結(jié)論

(1)對(duì)于柱壁加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)，減小節(jié)點(diǎn)區(qū)柱寬厚比或者在節(jié)點(diǎn)區(qū)柱內(nèi)設(shè)置豎向加勁肋，可以提高節(jié)點(diǎn)剛度，減小柱翼緣的平面外變形，從而保證節(jié)點(diǎn)性能；柱壁加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的加厚范圍應(yīng)伸出鋼梁上、下翼緣外不小于150mm。

(2)各試件的滯回曲線整體上成飽滿梭型，剛度退化較為平穩(wěn)，且各試件的位移延性系數(shù)在3.0～4.1之間，等效黏滯阻尼系數(shù)在0.27～0.31之間，表明柱壁加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)具有較好的塑性變形能力和抗震性能。

(3)在本文研究參數(shù)范圍內(nèi)，隨著軸壓比的增大，節(jié)點(diǎn)的承載能力降低，塑性變形能力變差，延性和耗能能力減?。浑S著節(jié)點(diǎn)區(qū)柱寬厚比的減小，節(jié)點(diǎn)的承載能力提高，延性和耗能能力也有所增強(qiáng)；節(jié)點(diǎn)區(qū)柱內(nèi)設(shè)置豎向加勁肋，節(jié)點(diǎn)的承載能力顯著提高，但延性和耗能能力相對(duì)較低。

(4)在本文研究參數(shù)范圍內(nèi)，隨著軸壓比的增大，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切變形減??；而節(jié)點(diǎn)區(qū)加勁肋的設(shè)置對(duì)剪切變形影響較??；破壞模式為“梁破壞”時(shí)，整個(gè)加載過(guò)程中，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切變形都很小。