钢框架梁端翼缘削弱或加强型节点具有较好的延性和耗能能力,这已在大量钢框架节点试验和有限元研究中得到证实,但仅针对节点抗震性能的研究不能完全模拟整体框架结构在地震荷载作用中的真实受力情况,特别是考虑结构的空间协同效应、杆端塑性铰发展机制、P-Δ效应以及次梁对主梁的约束作用等无法得到充分体现,所以针对钢框架梁端翼缘削弱或加强型节点应用于整体钢框架结构的抗震性能需要开展进一步深入研究。本文按照相似理论和1:3缩尺比例分别设计并制作了2个大型梁柱延性节点空间钢框架试件,试件为2层2榀1跨,梁柱节点形式分别为翼缘削弱型(RBF试件)和对称腋板加强型(SHF试件),在青岛理工大学结构实验室进行了拟静力加载试验研究,研究了空间钢框架结构试件的滞回性能、损伤退化、塑性铰机制、延性、耗能及破坏机理等抗震性能,并与ANSYS有限元数值模拟结果进行了对比,验证了试验结果的准确性和试验装置的可靠性,并结合试验装置和加载特征,研究了P-Δ效应对钢框架结构抗震性能的影响。试验研究结果表明:RBF试件的8个节点均在主梁翼缘削弱区域出现明显的塑性变形,SHF试件的8个节点在主梁距腋板末端0.5倍梁高处出现塑性铰,达到了试验的预期目的。RBF和SHF钢框架试件的延性系数在0.34~0.41之间,表明两个钢框架试件均具有良好的塑性和耗能能力,两个钢框架试件的层间转角介于0.04rad~0.06 rad,满足框架最小层间位移角0.04 rad的设计要求,表明钢框架结构具有较强的塑性变形能力,空间钢框架试件采用新型节点后均实现了塑性铰外移的设计目的,达到了有效保护梁柱节点连接焊缝的作用。试验与ANSYS有限元分析结果表明:受试验装置、试验测量误差以及有限元建模的理想化等因素影响,滞回曲线、骨架曲线、耗能能力曲线、刚度退化和承载力退化曲线在结构弹性阶段差距比较明显,进入塑性阶段后较为接近,总体发展规律基本一致;尤其在结构破坏阶段,塑性铰出现的位置和变形基本完全一致。以RBF钢框架试件为例,对应于现场试验应力、应变仪测试数据与有限元研究结果,对比研究了RBF钢框架试件8个节点在弹性阶段内力的发展变化和每个节点关键路径的应力应变发展过程。研究表明,随着加载,翼缘圆弧削弱中心处的应力增长迅速,焊缝处应力增长缓慢,前者应力水平逐渐超过后者,说明翼缘圆弧削弱可以有效保护梁端焊缝,避免梁端焊缝处出现脆性破坏。试验和ANSYS研究对比验证了梁端翼缘削弱型节点在空间钢框架中依然表现出优越的塑性铰外移特性,同时说明翼缘削弱型节点在钢框架空间协同作用、P-Δ效应作用、内力重分布等因素的综合作用下依然能够表现出优越的抗震耗能性能。通过建立普通节点空间钢框架(OSF)有限元模型,并与RBF和SHF钢框架模型采用相同的加载制度再次进行ANSYS有限元数值模拟并进行深入对比分析,研究结果表明:OSF空间钢框架模型塑性变形均产生在柱与梁翼缘连接焊缝处,出现了明显的脆性破坏。SHF钢框架模型的屈服荷载和极限荷载最大,OSF钢框架模型次之,RBF钢框架模型最小。RBF钢框架模型延性系数最大,SHF钢框架模型次之,OSF钢框架模型最小,说明新型延性节点提高了钢框架的延性;尤其是RBF钢框架模型的延性性能提高较大,SHF钢框架模型由于对称腋板提高了初始刚度而导致其延性能力提高幅度不大。结合现场试验装置、试验方案及加载条件,研究了P-Δ效应对钢框架抗震性能的影响。利用ANSYS有限元软件对RBF钢框架和SHF钢框架分别建立三种工况下的模型进行数值模拟。结果显示:P-Δ效应使钢框架出现较大的承载力退化,RBF钢框架承载力分别降低了21.8%和20.1%;SHF钢框架承载力分别降低了40.4%和40.0%,说明P-Δ效应严重“劣化”钢框架的承载力和变形能力,在水平位移较大的钢结构设计和试验研究中应加以重视考虑。