半刚性框架_防屈曲钢板墙结构的抗震性能试验研究第 47 卷第 6 期 2 0 1 4 年 6 月土 木 工 程 学 报CHINA CIVIL ENGINEE ＲING JOU ＲNALV o l ． 47J un ． N o ． 6 2014半刚性框架-防屈曲钢板墙结构的抗震性能试验研究于金光 郝际平 崔阳阳 宁子健 刘 春( 西安建筑科技大学，陕西西安 710055)摘要:为研究半刚性框架-防屈曲钢板墙结构的抗震性能和传力通过一榀1∶3比例单跨双层关键词: 半刚性钢框架; 防屈曲钢板剪力墙; 低周往复加载试验; 抗震性能; 传力机理 中图分类号: TU398 + ． 5 文献标识码: A 文章编号: 1000-131X ( 2014) 06-0018-09Experimental study on seismic behavior of semi-rigid connection steel frame buckling-restrained steel plate shear w allYu Jinguang Hao Jiping Cui Yangyang Ning Zijian Liu Chun( X i ’a n U ni ve r s it y o f A r c hi t ec t ur e a nd T ec hno l ogy ，X i ’a n 710055，C hi na )A b s t ract : T o s t udy t he s ei s m i c behavi or and f or ce t r ans f er m echani s m i n s t r uct ur al s ys t em of s em i -r i gi d connect i on s t eel f r am e w it h buckl i ng -r es t r ai ned s t eel pl at e s hear w al l ( S ＲB ＲP ) ，a 1 ∶ 3 scal e ，s i ngl e -s pan ，t w o -s t or y exper i m ent al s peci m en of S ＲB ＲP w as t es t ed under l ow -cycl e r ever s ed l oadi ng t o det er m i ne s om e s ei s m i c pr oper ti es ，i ncl udi ng f ai l ur e m ode ，t he hys t er et i c behavi or ，duct ilit y and ener gy diss i pat i on ． T he r es ul t s s how ed t hat t he s peci m en exhi bi t ed excel l entduct ilit y ，ener gy diss i pat i on capaci t y and great s afet y r es ervat i on ，and t he s tiff nes s degr adat i on of j oi nts w as not s i gni fi cant ，t he r equi r em ent s f or duct ilit y and s t r es s at j oi nts w as dis ti nct l y l ow er ed by s et ti ng up i nf ill panel s ，and t he f r am eand t he s t eel pl at e s hear w al l coul d cooper at i vel y w or k ver y w el l ． A ppl i cat i on of buckl i ng -r es t r ai ned m em ber s coul d i m pr ove t he f or ce dis t r i but i on i n s t eel panel s ，i ncreas e t he s tiff nes s and l oad -car r yi ng capaci t y of panel s ，ef f ect i vel y avoi d t he s hr i nkage of hys t er et i c l oop and r educe t he noi s e and t r em or of panel s ． T he s em i -r i gi d connect i on s t eel f r am ew or k coul d under t ake 25% of t he hor i z ont al s hear f or ce and t he i nf ill w al l coul d t ake 75% of over al l l at er al l oad ． K eyw ord s : s em i -r i gi d connect i on s t eel f r am e ; buckl i ng -r es t r ai ned s t eel pl at e s hear w al l ; l ow -cycl e l oadi ng t es t ; s ei s m i c behavi or ; f or ce t r ans f er m echani s mE -mai l : w at er 19852008@ 126． c om引言半刚性框架-防屈曲钢板剪力墙体系是一种融合 半刚性连接钢框架以及防屈曲钢板剪力墙两种结构 优点的新型结构体系［1-3］。
传统加劲钢板剪力墙，加 劲肋与墙板焊接连接，焊接不但施工难度大，会引入 较大残余应力，而且由于加劲肋与内填钢板完全 黏基金项目: 国家自然科学基金( 51178381) 和西安建筑科技大学人才基 金( ＲC1376)作者简介: 于金光，博士，讲师 收稿日期: 2013-05-02结，在约束墙板的同时参与抵抗一部分水平力，易出 现加劲肋屈曲先于整体破坏的情况，不能持续起到抑 制屈曲的功能［4］。
较之非加劲薄钢板或加劲失效的剪力墙［4-6］，该新型结构具有更优的耗能能力，进一步 降低了节点区自身的延性和应力要求，半钢性框架和 墙板协同工作良好; 防屈曲构件的设置可改善钢板的 实际受力，提高墙体的承载力及刚度，有效克服滞回 曲线的“捏缩”现象，避免钢板噪音及震颤，减少对框 架柱的依赖，同时其也兼具薄钢板剪力墙施工简单等 优点。
鉴于目前国内外对该体系的研究尚属起步阶段， 本文采用平齐端板连接半刚性框架内填预制混凝土第 47 卷第 6 期 于金光等·半刚性框架-防屈曲钢板墙结构的抗震性能试验研究 · 19 ·防屈曲钢板墙试件，施加低周往复荷载，考察结构破 坏模态，得到循环荷载作用下结构的滞回曲线，以此 分析承载能力、抗侧刚度、消能和延性等结构的整体 性能; 同时分析节点性能，并以此分析节点刚度与墙 体的匹 配 效 果以及墙板和半刚性框架的相互作用 效果。
1 试验方案1． 1 试件设计试件抽离于实际半刚性框架-钢板剪力墙结构中 的任意两层结构。
根据相似理论的设计原则和实验 室加载系统的试验能力，几何相似比例约为 1∶ 3。
为 模拟完整的两层结构，试件框架采用三层结构，上部 两层为试件主体结构( 两层剪力墙) ，下部设置一矮半 层框架，矮半层净高 300mm ，在矮半层框架中设置厚 度为 5mm 的钢板，目的是使底层框架-剪力墙结构具 有较大的抗侧刚度，在水平荷载作用下侧向变形 很 小，可近似看作上部两层结构的嵌固端，以避免柱脚 焊缝开裂导致结构最终破坏［4-6］。
试件柱轴线跨度 1350mm ，总高度 3270mm ，钢材 均采用 Q 235-B ，连接螺栓均采用 10． 9 级摩擦型高强 螺栓，材质为 20M nT i B 。
试件由钢框架、节点域、薄钢 板墙及约束构件四部分组 成。
框架柱截面选用 H W 175 × 175 × 7． 5 × 11，中间梁截面 H N 200 × 100 × 5． 5 × 8，顶梁截面 H N 300 × 150 × 6． 5 × 9，内填钢板厚 度 3． 3mm ，为了保证内填钢板与周边框架的连接，在 周边框架内侧设置宽度为 70mm 、厚度为 6mm 的连接 板。
连接板与周边框架等强焊接，内填钢板与连接板 搭接，搭接端部采用单面角焊缝连接，并采用分段焊 接方式，施 焊段长度为 80mm ，间 隔段长度为 40mm 。
预制混凝土盖板尺寸为 975mm × 850mm × 60mm ，混凝 土强度等级为 C 30，厚度 60mm ，螺栓排布方式 5 × 4， 螺栓选用 M 12，同时在混凝土表面铺设涂抹二硫化钼 油脂的聚四氟乙烯板减少摩擦力。
试件具体尺寸见 图 1，节点详图见图 2。
1． 2 量测方案及加载方式试件的量测方案主要由梁柱相对转角、框架柱变 形、整体位移三个位移方面的测量和试件的应变测量 四部分组成。
具体分别于地梁、中间梁和顶梁处设置 一个百分表和三个位移计，量测水平位移; 柱变形部 分，沿柱高分别于框架平面内和框架平面外设置位移 计监控框架的变形情况，设置于柱高的二分之一处。
梁柱节点处设置生根于柱上的两个斜向位移计，量测 框架梁柱节点处的相对转角。
柱子的关键位置( 每层图 1 试件详图 F ig ． 1 De t a ils ofs p eci m e n图 2 节点详图 F ig ． 2 De t a ils of co nn ec t io n s柱的上、中、下三个截面处) 设置应变片和应变花，记 录应变分析框架柱在加载过程中的内力变化; 框架梁 的关键位置( 两端) 设置应变片测量梁端截面上的轴 力、弯矩及梁端腹板的剪力; 内填钢板的底部水平方 向和边部竖直方向分别设置应变花及应变片; 连接节 点处设置应变片测量节点的变形、破坏模式、塑性铰 的位置、数量以及节点域的剪力。
试验装置见图 3。
根据《建筑抗震试验方法规程》 ( JGJ 101-96)［7］，试件低周往复加载试验采用荷载变 形双控制的方法。
试件屈服前采用荷载控制，屈服后·20 ·土木工程学报2014 年应采用变形控制。