弯矩架设计要求

D1。漂移检查

风载荷漂移检查

目前对风力设计没有漂移极限要求。然而，有一些关于可服务性考虑的建议，如ASCE 7-16中的附录C和AISC设计指南3“钢建筑可服务性设计考虑”。

带有屈服-链接®力矩连接的钢弯矩框架的漂移检查

由于Yield-Link力矩连接被认为是部分约束连接，因此建立了一个新的建模和设计程序，并通过全尺寸测试进行了验证。在设计和分析部分约束连接时，需要考虑连接的强度和刚度。计算Yield-Link力矩连接的轴向链接或旋转链接参数的详细步骤载于AISC 358-16的第12章。一旦建立了部分约束连接的模型，就可以像传统的完全约束连接一样计算帧漂移。对于推覆或非线性时程分析，需要一个完整的非线性轴向连杆或旋转连杆模型。计算链路参数的设计工具可以从strongtie.com下载。

D2。面板区域检查

除了漂移校核，控制弯矩框架设计的另一个常见极限状态是连接面板区域抗剪能力。面板区的承载力主要取决于柱腹板的厚度和深度。当需求容量比大于1时，许多工程师倾向于通过焊接加倍板来增加柱腹板的厚度，以增加抗剪能力。请注意，当柱腹板或加倍板超过AISC 341-16中E3-7规定的几何极限时，可以使用插焊来减少面板区域的平面外屈曲倾向。然而，许多制造商意识到，通过增加柱的重量约75 plf(例如，从W14x74增加到W14x145)增加柱的腹板厚度，可以导致更便宜的框架，因为使用加倍板的材料处理，焊接和检查成本。

如果不检查面板区域容量，结果可能是由于面板区域较弱而导致列弯曲(图D2.1)。这可能导致柱法兰断裂的上部和下部梁法兰连接到柱。这种现象在一次强地震事件后被观察到(图D2.2)，也在实验室测试中重现(图D2.3)。

面板区域检查Yield-Link®力矩连接

对于典型的SMF连接设计(例如，RBS)，面板区域的设计剪切需求是通过将塑性铰点的预期弯矩投影到柱面，从柱面弯矩的总和计算出来的。

对于Yield-Link弯矩连接，面板区域需求由静力学计算，使用梁的顶部和底部的剪力从链接的最终轴向能力(P_r-link)．这一要求高于典型的力矩连接，其中期望力矩取为M_体育= R_y* F_y* Z_x, R_yA992钢为1.1,Fy = 50 ksi。对于Yield-Link力矩连接，Pr-link用R计算_t= 1.2和F_u；= 65 ksi。在容量方面，面板区域的剪切容量使用φ = 0.9计算，而典型的地震连接使用φ = 1.0。面板区域容量检查是AISC 341要求的，并在Simpson Strong-Tie提供的设计工具中提供。新利体育2818

D3。Strong-Column, Weak-Beam检查

屈服弯矩连接强柱、弱梁(弱连接)检查

具有Yield-Links的力矩帧不同于典型的SMF。典型的smf要么是加固连接(如螺栓法兰板连接)，要么是弱化梁连接(如RBS连接)，其中塑性铰链由梁法兰和腹板的屈曲形成(图D3.2)。在Yield-Link弯矩连接中，框架梁顶部和底部连杆的拉伸和缩短是屈服机制(图D3.3)。Yield-Link力矩连接设计过程不是强柱、弱梁检查，而是检查强柱、弱杆条件，其中柱力矩与Yield-Link耦合产生的力矩之比要求大于或等于1.0。

D4。梁支撑

由于特殊的弯矩框架需要有弹性，以承受柱-梁连接的大旋转，梁必须使用支撑来稳定，以抵抗屈曲。

Beam-Bracing需求

钢质特殊弯矩框架梁支撑是规范要求的，以防止梁扭转或弯曲屈曲，以形成塑料铰链。为了防止在梁的塑性铰形成过程中可能发生的不希望的梁屈曲破坏模式(在达到目标容量之前)，AISC 341-16第D1.2b节对高延性构件(即SMF)有以下要求:梁的两个法兰应横向支撑，最大间距为L_br = 0.095_yE / R (_yF_y)．

弯矩架设计要求

具有屈服-链接弯矩连接的钢架梁支撑

引入了弯矩架的Yield-Link弯矩连接，设计了Yield-Link结构熔断器
屈服机制。梁没有非弹性的横向扭转屈曲，因为屈服发生在Yield-Link结构熔断器，而不是在梁本身。如果梁被设计成在支座之间跨越，以满足Yield-Link结构熔断器系统可以提供的最大负载，那么梁支撑就不需要了。

如图D4.5所示，我们的试验支持弹性梁的行为。应变计放置在梁的底部翼缘附近
弯矩连接清楚地显示了梁的弹性行为。还要注意放置的应变计上的读数的对称性
在梁的两边。红色和蓝色线的重叠表明，在测试期间，梁没有发生扭转或弯曲屈曲，即使在框架漂移水平为6%。物理测试和FEA验证了梁支撑是不需要的梁使用屈服-链接弯矩连接。

D5。连接连接支撑

除了梁支撑外，AISC 341-16 Section E3.4c要求在柱上进行连接支撑。当柱不能显示出在面板区域外保持弹性时，柱法兰应在顶部和底部梁法兰的水平上进行横向支撑。然而，如果柱显示在面板区域外保持弹性，柱法兰支撑只需要在梁的顶部法兰。每个柱法兰支撑的设计强度应等于可用梁法兰强度的2%。

支撑可以是直接或间接稳定支撑。直接支撑是通过使用构件支撑或其他构件(甲板，楼板等)连接到柱法兰在支撑点或附近。间接支撑通过连接通过柱腹板或加劲板实现。

特殊弯矩框架梁柱连接也可以不加支撑。然而，柱的设计需要考虑到相邻撑点之间的整体高度，需要采用以下准则:

1. 设计强度应根据适用的建筑规范从放大的地震荷载组合中确定。
2. 柱的长细比(L/r)不得超过60。
3. 柱横向到抗震框架所需的抗弯强度应包括来自梁的弯矩，弯矩为梁翼缘强度的2%。

对于具有Yield-Link弯矩连接的柱，AISC 341要求同样的梁-柱支撑要求。然而，不是设计为可用梁法兰强度的2%，yield - link弯矩连接所需的支撑力是yield - link屈服强度的2%。

D6。连接设计

Yield-Link®力矩连接采用了基于容量的设计方法，其中能量耗散主要限制在Yield-Link结构熔断器的简化区域内。构件和连接的设计是基于可能的最大抗拉强度，pr -链接，链接的减少区域(见图D6)。

Yield-Link弯矩连接设计步骤如下:

1. 对弯矩框架进行建模和分析，得到所需荷载(弯矩、剪力和轴向)，使用代码级力。
2. 设计连杆屈服区域以抵抗来自所有载荷组合的最大轴向力。这意味着
   屈服链接设计在代码力载荷组合(包括横向和重力载荷)下保持弹性。
3. 一旦已知屈服面积，计算连杆可能的最大抗拉强度Pr-link为:
   Pr-link = Ay-link x Rt x Fu-link
   地点:
   • Ay-link =减少的Yield-Link部分的指定区域，in2。
   • Rt =连杆杆材料的预期拉伸断裂强度与最小拉伸应力之比，1.2
   • Fu-link =连杆杆材料的指定最小抗拉强度，65 ksi
   • 值得指出的是，我们在此计算中使用Rt和Fu，而其他SMF连接通常使用Ry、Fy和小于或等于1.2的Cpr因子。采用Ry为1.1,Rt为1.2,Fy为50 ksi, Fu为65 ksi, Cpr为
   • 1.2.需求的差异如下:
     新利体育2818Simpson Strong-Tie®屈服-链接力矩连接设计要求:1.2 x 65 ksi = 78 ksi
     标准SMF连接设计要求:1.1 x 50 ksi x 1.2 = 66 ksi
     采用这种方法的原因是为了准确捕捉Yield-Link结构熔断器的极限强度，
     因为我们要确保这是唯一发生无弹性运动的区域。
4. 在确定Pr-link之后，设计其余的连接以超过这个Pr-link的需求负载:
   1. 连接杆-梁法兰连接螺栓
   2. 连接法兰与柱法兰连接螺栓
   3. 连接法兰厚度防止撬开
   4. 梁柱剪力卡板连接
   5. 列面板区
   6. 列法兰厚度
   7. 加强板/连续板(如果需要)

D7。成员设计

与连接设计类似，构件(梁和柱)是为框架机构力设计的，假设梁两端的链接处于其可能的最大抗拉强度。测试作为无支撑，梁可以设计为无支撑或可以设计假定梁支撑每AISC规范。在连接位置对梁的稳定支撑没有要求。对于使用弹性分析软件设计构件，梁两端的放大弯矩不需要大于Yield-Link®弯矩连接(Mpr-link)的可能最大弯矩容量。

柱子可以设计成只需要在梁的上法兰附近安装支撑。由于框架构件不耗散能量(即，塑料铰链不形成)，构件按照AISC钢结构手册(AISC 360)进行设计。这意味着AISC 341中的b/t和h/tw比率不适用于框架中的梁和柱构件，当设计使用固定基础设计时。然而，如果基座被设计为固定或部分固定，(即，柱可能在基座屈服)，那么在基座水平的柱将需要满足AISC 341长细比。请注意，采用Yield-Link弯矩连接的弯矩框架柱的设计必须考虑放大弯矩和放大轴向荷载的相互作用。这超出了AISC 341-16的要求，即只设计放大轴向荷载，而忽略了柱设计中的弯矩，用于强度过大的荷载组合。

作为我们FEMA P695接头鉴定研究的一部分，广泛的研究表明，遵循上述Yield-Link力矩接头的设计程序可以提高性能，减少预期损伤量和残留框架漂移。使用RBS和Yield-Link力矩连接的两个12层框架的对比如图D7.1所示。在Yield-Link框架和RBS框架中铰链分布的差异在下面的图中很明显。

D8。受保护的区域

根据AISC 341-16 Section E3.5.c，梁两端遭受非弹性应变(塑性铰形成)的区域应指定为保护区。在AISC 358-16中，每个预审力矩连接都有自己的部分，说明什么被认为是保护区。需要一个明确的标记来表示保护区，以及一个禁止穿透和焊接到该区域的标志，因为它会对力矩连接的性能产生负面影响。AISC《钢结构建筑和桥梁标准实践规范》(ANSI/AISC 303-16)也有类似的要求，要求制造商应永久标记按照AISC 341指定的保护区。消防施工后，现场标识模糊的，应当重新标识。

RBS连接的保护区域如图D8.2所示。在这些例子中可以看到，保护区包括梁翼缘和梁腹板，因为这是预期的非弹性变形将发生的位置。

这意味着在施工过程中，业主指定的施工代表必须与机械、电气和管道(MEP)行业确认，这些位置的梁腹板不会被穿透。此外，必须有人在每个时刻连接上标记这些位置，如图D8.2所示。

Yield-Link®力矩连接保护区域

图D8.3显示了Yield-Link力矩连接的保护区域。由于梁不是屈服单元，保护区域只包括与梁翼缘的链接和梁腹板的剪切卡瓦接触的单元。

注意:

1. 保护区包括以下内容:
   1. 连接法兰和连接杆
   2. BRP盘子
   3. 梁法兰区与连杆杆连接
   4. 柱法兰区与连接法兰连接
   5. 剪力板和梁腹板处的剪力板(距剪力板边缘2英寸)
   6. Link-to-beam连接螺栓
   7. Link-to-column连接螺栓
   8. Shear-tab-to-beam连接螺栓
2. 不得依附于保护区。