随着社会的发展,大跨度钢网格结构在体育馆、机场、车站等大量公共建筑中得到了广泛使用。该类建筑除具备日常公共活动的功能外,还应作为灾难地震或其他灾害时的避难场所与救灾据点,为此,其在灾难地震时的安全工作性能直接牵系着大量灾民的生命安全与应急救援的成效。震害及其相关研究表明,此类建筑在强震下的倒塌破坏具有超低周疲劳破坏的特征。因此,对空间网格结构在强震下的超低周疲劳破坏形态及其抗倒塌设计方法研究成为防灾减灾、建设韧性城市领域的重要研究课题。本文为国家自然科学基金项目:强震下螺栓球网格结构超低周疲劳性能与评定方法研究(51578358)的内容之一。课题组依据试验室设施、设备情况设计了专用的单向往复加载的试验装置,开展了螺栓球与钢管组合试件的超低周疲劳试验研究。试验中采用不同加载制度对圆钢管φ88.5×4.0及所对应的螺栓球节点的组合试件进行了超低周疲劳试验。本文重点对组合试件的变形特征,包括试件中点空间挠度、中点椭圆度、断口截面特征、断口环向壁厚分布等变形特征及其承载力退化、能量耗散规律开展研究,并基于组合试件的承载力退化和能量耗散特征总结出两种评估组合试件损伤程度的数学表达式,得到的主要的研究结果如下:(1)试件中点的椭圆度和空间挠度变化可表征试件的承载力退化过程,该类指标可作为灾难地震后螺栓球网格结构中杆件剩余承载力评估的参考依据;(2)循环加载的幅值增大,组合试件进入塑性的程度加大,导致试件承载力退化,超低周疲劳寿命降低;(3)加载制度不同,试件超低周疲劳破坏时的中点的空间挠度、椭圆度、断口截面形状及断口环向壁厚变化均表现出不同的特征;(4)基于累积耗能和承载力退化总结出两种构件损伤程度评定准则及其对应指标,两种评定准则的评定结果基本一致,均与试件循环往复至开口断裂时的损伤指标为1相对应;(5)采用OpenSees软件对组合试件的滞回曲线等进行了模拟分析,其结果与试验基本一致,可采用OpenSees软件模拟分析空间网格结构构件和节点的超低周疲劳破坏性能。