土木工程建筑外文文献及翻译 第7页
受弯钢框架结点在变化轴向
荷载和侧向位移的作用下的周期性行为
摘要
这篇论文讨论的是在变化的轴向荷载和侧向位移的作用下，接受测试的四种受弯钢结点的周期性行为。梁的试样由变截面梁，翼缘以及纵向的加劲肋组成。受测试样加载轴向荷载和侧向位移用以模拟侧向荷载对组合梁抗弯系统的影响。实验结果表明试样在旋转角度超过0.03弧度后经历了从塑性到延性的变化。纵向加劲肋的存在帮助传递轴向荷载以及延缓腹板的局部弯曲。
1、 引言
为了评价变截面梁（RBS）结点在轴向荷载和侧向位移下的结构性能，对四个全尺寸的样品进行了测试。这些测试打算评价为旧金山展览中心扩建设计的受弯结点在满足设计基本地震等级（DBE）和最大可能地震等级（MCE）下的性能。基于上述而做的对RBS受弯结点的研究指出RBS形式的结点能够获得超过0.03弧度的旋转角度。然而，有人对于这些结点在轴向和侧向荷载作用下的抗震性能质量提出了怀疑。
旧金山展览中心扩建工程是一个3层构造，并以钢受弯框架作为基本的侧向力抵抗系统。Fig.1是一幅三文透视图。建筑的总标高为展览厅屋顶的最高点，大致是35.36m（116ft）。展览厅天花板的高度是8.23m（27ft），层高为11.43m（37.5ft）。建筑物按照1997统一建筑规范设计。
框架系统由以下几部分组成：四个东西走向的受弯框架，每个电梯塔边各一个；四个南北走向的受弯框架，在每个楼梯和电梯井各一个的；整体分布在建筑物的东西两侧。考虑到层高的影响，提出了双梁抗弯框架系统的观念。
通过连接大梁， 受弯框架系统的抵抗荷载的行为转化为结构倾覆力矩部分地被梁系统的轴向压缩-拉伸分担，而不是仅仅通过梁的弯曲。结果，达到了一个刚性侧向荷载抵抗系统。竖向部分与梁以联结杆的形式连接。联结杆在结构中模拟偏心刚性构架并起到与其相同的作用。通常地联结杆都很短，并有很大的剪弯比。
在地震类荷载的作用下，CGMRFS梁的最终弯矩将考虑到可变轴向力的影响。梁中的轴向力是切向力连续积累的结果。
2．CGMRF的解析模型
非线性静力推出器模型是以典型的单间CGMRF模板为指导。图2展示了模型的尺寸规格和多个部分。翼缘板尺寸为28.5mm 254mm（1 1/8in 10in），腹板尺寸为9.5mm 476mm（3/8in 18 3/4in）。推进器模型中运用了SAP 2000计算机程序。框架的特色是全约束（FR）。FR受弯框架是一种由结点应变引起的挠度不超过侧向挠度的5%的框架。这个5%仅与梁-柱应变有关，而与柱底板区应变引起的框架应变无关。
模型通过屈服应力和匹配强度的期望值来运行。这些值各自为372Mpa（54ksi）和518Mpa（75ksi）。Fig.3显示了塑性铰的荷载-应变行为是通过建筑物地震恢复的NEHRP指标以广义曲线的形式逼近的。 y以Eps5.1和5.2为基底运算，如下：
P-M铰合线荷载-应变模型上的点C，D和E的取值如表5.4
y以0.01rad为幅度取值见表5.8。切变铰合线荷载-应变模型点C，D和E取值见表5.8。对于连续梁，假定两个模型点B和C之间的形变硬化比有3%的弹性比。
用下面的公式计算弯矩与轴向荷载之间的相互关系
是期望弯矩强度， 是RBS塑性模量， 是材料的屈服强度，P是梁中的轴向力， 是RBS屈服力，等于 。梁的最终弯曲能力和模型的连续行见图1。
Fig.4定性的给出了侧向荷载下的CGMRF中的弯矩，切应力和正应力的分布。其中切应力和正应力对梁的影响要小于弯矩的作用，尽管他们必须在设计中加以考虑。内力分布图解见Fig.5，可见，弹性范围和非弹性范围的内力行为基本相同。内力的比值将随框架的屈服和内力的重分布的变化而变化。基本内力图见Fig.5，然而，仍然是一样的。
非静力推进器模型的运行通过柱子顶部的侧向位移的单调增加来实现，如Fig.5所示。在四个RBS同时屈服后，发生在腹板与翼缘端部的竖向的统一屈服将开始形成。这是框架的屈服中心，在柱子被固定后将在柱底部形成塑性铰。Fig.7给出了基本切应力偏移角。图中还给出了框架中非弹性活动的次序。对于一个弹性组成，推进器将有一个特有的很长的过渡（同时形成塑性铰）和一个很短的屈服平稳阶段。
塑性旋转能力， 被定义为：结点强度从开始递减到低于80%的总的塑性旋转角。这个定义不同于第9段（附录）AISC地震条款的描述。使用Eq源于RBS塑性旋转能力被定在0.037弧度。
被 替代， 用来计算理论屈服强度与实际屈服强度的区别（标号是50钢）
Table 1
梁的弯曲能力和模型的连接：
3．实践规划
如图6所示，实验布置是为了研究基于典型的CGMRF结构下的结点在动力学中的能量耗散。用图中所给的塑性位移，塑性转角，塑性偏移角，由几何结构，有如下：和
这里的δ和γ包括了弹性组合。上述近似值用于大型的非弹性梁的变形破坏。图6a表明用图6b所示的位移控制下的替代组合能够表示CGMRF结构中的典型梁的非弹性行为。
图8所示，建立这个实验装置来发展图6a和图6b所示的机构学。轴心装置附以3个2438mm×1219mm×1219mm（8ft×4ft×4ft）RC块。并用24个32mm径的杆与实验室的地板固定。这种装置允许在每次测验后换实验样品。
根据实验布置的动力学要求，随着侧面的元件放置，轴向的元件，元件1和元件2，将钉到B和C中去， 如图8所示。因此，轴向元件提供的轴向力P可以被分解为相互正交的力的组合， 和 ，由于轴向力的倾斜角度不超过 ，因此 近似等于P。然而，侧向力分量， ，引起了一个在梁柱交接处的附加弯矩。如果轴向元件压试样的话，那么
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