结构用钢研究杂志 钢与连接构件的抗震性能研究实验！外文翻译资料

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结构用钢研究杂志

钢与连接构件的抗震性能研究实验！

B.W. Toellner ^a, C.E. Watkins ^b, E.K. Abbas ^c, M.R. Eatherton ^c,

1. Thornton Tomasetti, 2000 L St. NW, Suite 800, Washington, DC 20036, USA
2. Walter P. Moore, 1301 Mckinney, Suite 1100, Houston, TX 77010, USA
3. Department of Civil and Environmental Engineering, Virginia Tech, 200 Patton Hall, Blacksburg, VA 24061, USA

文章信息

文章历史

2014年06月25日接收

2014年11月15日通过

2014年12月15日发表

关键词：

钢抗弯框架

保护区

驱动紧固件

水坑焊缝

低周疲劳断裂

抗震性能

摘要:

在地震中，钢抗弯框架依赖于梁塑性铰区大的非弹性应变，消散地震能量，并防止倒塌建筑物。为了限制过早压裂和由于缺乏的试验数据，紧固件，附件和缺陷导致塑性铰失效的可能性，塑性铰也被称为在AISC地震规定受保护的区域。然而，实际上很多建筑还是存在有缺陷和使用不合格的构件。有一个一组十二个全面时刻连接测试是为了探索钢铁驱动紧固件（PAFS）和水坑焊接对时刻连接的抗震性能的影响。简化梁截面和延伸端板连接测试都是使用的W24times;62和W36times;150横梁。五个样品包括表示典型钢甲板附着于梁的上翼缘垫或水坑焊缝。试样的三个在网络上的路径上都处于在网格上的顶部和底部凸缘。所有十二个样品通过了在鞍钢地震规定特殊抗弯框架的资格标准准，因为它们只有4%的理论偏差，保留了80%的塑料时刻的能力。因此，连接配置PAFS和水坑焊缝的测试发现能产生韧性SMRF型抗震性能。此外，PAFS和水坑焊缝对循环箱，时刻容量，能量耗散和断裂前强度退化的影响可以忽略不计。

1，说明

特殊抗弯框架依赖于梁与柱连接的非弹性应变耗散地震能量，保护建筑物免于崩溃。在ANSI / AISC341-10地震钢结构建筑[2]在SMURF定义梁端作为大的非弹性应变预期的位置保护区。“受保护的”一词指的是横梁的这部分保护应该从缺陷，紧固件，以及其它的不连续性来解决，因为它们对低循环疲劳断裂效果还不是很清楚。例如，鞍钢341[2]禁止穿透梁翼缘有焊接，螺栓，拧紧，或者射中作其他用途的任何装饰附件。被保护区的扩展区中包括的AISC358 [3]预认证时刻指的两类SMURF连接都会定义并在图中图示。保护区和相关限制的概念在很大程度上是基于缺乏数据。然而在实践中，在受保护区域的紧固件的限制会由于在通信和执行要求的难度造成施工的问题。未经授权的附件的许多实例每年都要提交给记录的工程师，当然这种情况下，也有可能有更多的紧固件和缺陷在受保护区域时，没有报告。然而，由于在文献中焦点上连接本身的行为时刻连接测试，因而具有良好控制的无缺陷的塑料铰区，对具有缺陷的或比焊接剪力钉等紧固件环状时刻连接行为几乎没有数据。

其结果是，记录的工程师无法确认在丢弃未授权的附件，或需要一种侵入性的修复方法，而没有任何数据之间的预期抗震性能。一系列十二合规格的横梁和柱的连接测试进行来评估驱动紧固件（PAD）和在受保护的区域施加在钢力矩连接的抗震性能熔池焊接的影响。标本旨在代表常见的类型，以在受保护区域的梁制成的附件如钢甲板附着到梁顶部凸缘，冷弯钢壁轨的连接到梁的下侧，和附件进行机械/电气非结构系统,测试程序的目的是调查驱动紧固件或水坑焊缝是否影响力矩容量，强度退化，能量耗散，以及和潜在的时刻的连接相比没有紧固件试样的断裂。特殊抗弯框架（SMURF）AISC341-10[2]被用作实验，作为试样被认为产生足够的韧性行为，可以保持其力矩容量的显著部分，限定接受的资格标准受到循环载荷为高达4％的层间位移。

To the end of the RBS

RBS Cut

Shaded Area is the

Protected Zone

a) 简化的梁截面弯矩连接

b) 非刚性的端板连接

两类连接类型

2，背景

自1994年北岭地震和1995年的阪神大地震暴露了意外的钢梁柱连接，已经有全面时刻连接的许多实验方案，实验项目集中在一个主题范围包括减少梁截面连接（如[6]），外伸端板连接（如[1]），复合板（如[9]），板带强度的效果（例如[11] ）， 以及更多。这些测试项目的一个子集包括附着在保护区的梁（如[5,7,9,12,14,18]）焊接剪力钉复合板。在这个机构的测试外，在保护区内焊接剪力钉使一个梁与柱连接件的凸缘在剪切螺栓[14]开始断裂。得出的结论是梁凸缘的断裂是引起剪切螺柱焊接的基底金属的韧性的直接结果，在这个测试程序的其它标本和检测程序在焊接螺柱位置的标本没有发展断裂。除了紧固件本身上的应力集中和材料性质的影响，混凝土板和钢梁之间的连接强烈地影响在梁的应变分布。通过保护区采用复合板和焊接剪力钉梁与柱试验已经证明，在连接区域复合作用导致在梁底凸缘[9,12,17]应变需求的显著上升。无论是从复合段的快速变化以暴露钢梁右侧产生大部分裂缝，还是被认为认为不利于临界底部凸缘连接到列的北岭地震，都证明需要较大的应变需求。 然而，一个特定类型上的应力集中，碱金属的属性，以及复合动作的程度紧固件的效果在很大程度上依赖于类型和紧固件的结构。

a) b) After Installation

Hilti X-ENP 驱动紧固件

出于这个原因，有必要单独调查上每种工件（即紧固件或缺陷）时刻连接的抗震性能的效果。驱动紧固件（PAD）是一种将钢板固定到钢梁的上翼缘，以及用于连接非结构元件如冷成型钢轨道和机械，电气和管道元件的常用方法用到的结构。当使用紧固工具时会用到驱动紧固件，Beck和Engelhardt[4]研究了在垫片上进行单调张力试验钢试样断裂的影响，确定了PAD的试样比有钻孔的等效试样的具有较高的抗拉强度。此外，通过PAF的典型试样试验显示在裂缝小于无孔的标本之前到达了17％的应变，但比用钻孔的类似样品多大约70％的延展性。增加的强度和钢试样的延展性与PAFS相比，孔的产生可能是紧固件在应用程序过程中或在周围的孔的材料残余压应力引起周围的基础金属增加的强度。钢与PAFS的高周疲劳性能（例如[13]），使用的PAF管连接（例如[10]），以及使用的PAF钢甲板附件（例如[15]）这些研究也早就进行。PAF材料的程度也进行了研究[20]，在其中发现的一特定类型的Victor PAF从紧固件的边缘6毫米就影响厚度。但是，钢受到大的非弹性应变，如在瞬间塑性铰经历的循环垫行为，一直没有实验研究。

3，测试方案说明

3.1测试设置

测试设置示于图 3和4。配置使用W14times;257垂直列，约3.67米高大，针对在顶部和底部横向平移约束。W24times;62和W36times;150梁标本附着到柱螺栓端板连接，以允许将用于每个测试的同一列。此外，使用了两种不同的对梁两端的测试以最大化用于这些测试钢的效率。几何和反应框架的其他细节在Toellner[16]和Watkins[19]给出。使用MTS模型201.70驱动器与张力956千牛的力量和能力1468千牛压缩和总行程等于508毫米的应用。