摘要：支撑是铰接框架的重要组成部分，其与板式节点所组成的支撑系统的滞回性能直接影响了整个框架支撑体系在低周疲劳荷载作用下的整体反应。支撑体系通过楼板的变形协调与框架体系共同工作，形成双重抗侧力结构，在多遇地震作用下，支撑提供了附加抗侧刚度，结构水平位移得到控制，防止了非结构构件的开裂。当整个框架受到往复荷载作用，节点板会产生不利于结构的附加应力，这是框架弹塑性设计中不容忽视的。基于此，本文主要对板式连接的对角支撑框架结构滞回性能进行分析探讨。
关键词：板式连接；对角支撑；框架结构；滞回性能
1板式连接的对角支撑框架结构滞回性能的研究
1.1材性试验
本试验所用的所有钢材都选用Q235级钢，共有6种厚度的标准试件，每种厚度取三个件，共18个标准件，标准件尺寸如图1所示。依据《金属拉伸试验方法》GB228-87[36]对每个标准件都进行材性试验，最终取平均值。
1.2试验方案
1.2.1钢筋
本工程主要采用QATAR STELL钢厂生产的Ⅱ级螺纹钢，美国标准。按规范要求，钢筋到达现场后，每30吨为一个抽检批次。咨询材料工程师，承包方试验工程师联合取样。
1.2.2混凝土
商混供应商备选两家，主要考虑箱梁大方量浇筑时拌合站故障可能对浇筑产生的影响。两家拌合站均提交工程所需的混凝土配比报工程师批复。本工程箱梁预应力混凝土标号为C50，配合比OPC50%+GGBS43%+MS7%+cabbro20mm+BASFAdmixture，即，普通硅酸盐水泥50%+高炉矿渣粉43%+粉煤灰7%+花岗岩骨料粒径20mm+BASF高效减水剂。高效减水剂有利于改善并延长混凝土初凝和终凝时间，减少拌和用水量，降低胶凝材料用量，抑制水泥水化热速度，对混凝土温度控制有利，保证混凝土的浇筑质量。C50混凝土的初凝时间为3-4小时，终凝时间为8-9小时，水灰比0.365。每车混凝土的塌落度和温度都要在现场检测，塌落度控制在190mm-200mm，为保证混凝土入仓温度不超过25度，5度以下冰水拌制。
1.2.3模板材料
支撑结构系统由埃及Acrow Misr公司设计制造。面板采用印度尼西亚生产的18mm优质胶合板。
1.3试验现象
（1）本试件在正式加载过程中严格按照第二章中的加载制度进行加载。当层间位移达到-5.9mm时，可以观察到支撑突然发生了明显的屈曲失稳，屈曲的方向是远离张弦式位移计的方向，在荷载-位移曲线中也可以清楚地看到曲线出现了拐点，说明此时结构达到了弹性极限状态，因此Δy=-5.9mm，
弹性极限状态层间位移角为1/423，此时节点板变形很小。当层间位移达到-17.7mm时开始发出巨大的响声，是侧向支撑与试件的摩擦力导致的，此后随着位移的增大响声越来越大，这是由于平面外变形越来越大，摩擦力也就随之增大。随着层间位移的逐渐增大，节点板塑性应变越来越大，节点板上沿着两个凹角处的圆弧形塑性铰线开始出现掉漆现象，与有限元模拟得到的结果一致。
当层间位移达到-70.8mm时，支撑平面外屈曲位移非常大，局部屈曲也特别的明显，观察上下翼缘与腹板连接处的焊缝已经出现了很大的裂纹，此时支撑框架结构体系承载力明显下降，停止试验。
（2）当位移达到-9.8mm时本试件达到了弹性极限状态，即Δy=-9.8mm，弹性极限状态层间位移角为1/255，屈曲的方向是靠近张弦式位移计的方向。加载到-19.6mm，支撑平面外屈曲方向的反向即受压上翼缘发生局部屈曲现象，此时受压下翼缘微屈，随着位移的增大，上下翼缘屈曲越来越明显，位移达到39.2mm时受拉侧上翼缘也发生微屈，位移-49mm时受压侧的上下翼缘与腹板之间焊缝处出现微小裂纹，同时支撑翼缘的边缘塑性变形比较大，掉漆严重。
当位移到达68.6mm第一次循环时，左侧柱下端最下排梁柱高强螺栓发生破坏，68.6mm第二次循环右柱下端最上排梁柱螺栓也发生破坏，同时可以观察到支撑上下翼缘屈曲处有很多细小的裂纹，这是支撑发生断裂破坏的前兆，位移到达-78.4mm此裂纹更加明显，尤其是下翼缘，第二次循环78.4mm的层间位移时，左柱上端最下排梁柱螺栓突然破坏，随即支撑中部受压上下翼缘以及腹板完全断裂，在支撑中部所钻的圆形孔已经变成了椭圆形孔，裂纹经过此孔，此时构件已经失去了承载能力，停止试验。
（3）试验现象总结
所试验的5个铰接框架支撑结构的破坏顺序基本相同，具有整体一致性，在层间往复循环荷载作用下的破坏顺序均为：某个受压循环时的支撑面外屈曲（同时支撑跨中进入塑性、支撑受压屈曲后带动节点板发生弯曲变形）→后续某个受压循环过程中支撑跨中发生局部屈曲（同时支撑跨中塑性深度发展、节点板面外弯曲变形增大并进入塑性）→后续某个受拉循环过程中支撑跨中翼缘边缘的局部屈曲皱褶处出现微裂缝（同时支撑跨中和支撑端部的节点板上塑性发展严重，并产生大量铁晶体的塑性滑移，导致这些局部的油漆脱落）→后续循环过程中支撑跨中局部屈曲皱褶处裂缝开展并贯通（支撑发生断裂破坏）。
1.4试验控制要点分析
1.4.1控制点
联测资料报工程师批准
1.4.2钢筋
到达现场的钢筋每30吨为一个抽检批次，联合取样；抗拉试验每种直径取三组样品，抗弯试验每种直径取一组样品；提交样品的抗拉抗弯试验报告。上报生产厂家提交钢筋检验合格证书。浇筑前，检查钢筋表面洁净、损伤、锈蚀情况。按照施工图纸检查钢筋的数量、尺寸、直径，钢筋骨架的稳定性，和马镫、垫块的数量、位置。钢筋保护层：地下承台（与地下水接触）保护层100mm。下部结构的桥墩、桥台、墙体保护层75mm。上部结构保护层50mm。桥梁结构完成后，还要对保护层全面检查，采用工程师批准的保护层厚度测量仪
1.4.3模板控制
检查模板框架、支撑、支架的刚度和稳定性；检查模板拼缝和施工缝处混凝土表面与模板的衔接；检查模板的形状，尺寸，平整与高程；预埋管及模板清洁的检查；填报检查记录和浇筑申请。
模板拆除：梁侧面，墙，柱1天。梁支撑15天。
1.4.4混凝土浇筑前的检查
配合比，施工缝的处理，钢筋保护层。
2结语
目前，我国相关规范仅涉及中心支撑及偏心支撑框架的设计方法和构造措施，对于其他支撑形式并没有相关的条文规定。因此需要开展相关的试验及理论分析，研究性能可靠、经济实用的支撑形式，用于建造抗倒塌能力强的带支撑框架结构或加固既有框架结构，提高其抗地震倒塌能力，从而保护人民的生命与财产安全。
参考文献：
[1]于翔.X型中心支撑钢框架的结构影响系数[D].苏州:苏州科技学院，2007．
[2]米旭峰.交叉支撑内力取值方法对结构抗震性能的影响[J].兰州理工大学学报，2009，35(2):110－115．
论文作者:梁吉峰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/5
标签：位移论文; 屈曲论文; 塑性论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 保护层论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2017年第29期论文;