特殊抗彎框架（SMFs）是全球最廣泛使用的抗震鋼結構系統之一；然而，它們固有的橫向剛度相對較低。為了以經濟的方式提高SMFs的橫向剛度，通常在跨度內安裝抗震立柱（SCs），而不是在框架系統中增加額外的結構立柱。盡管SCs主要用于抵抗水平橫向力而非垂直力，但由于其垂直方向，它們被稱為立柱。在抗彎框架中安裝SCs不僅可以提高結構剛度，還可以通過產生塑性鉸鏈來增強強度和阻尼，同時保持更大的開放空間，從而比支撐框架或鋼板剪力墻提供更大的建筑靈活性[1]。借助SMFs的框架作用，SCs中的塑性鉸鏈可以通過彎曲或剪切屈服形成。剪力板阻尼器（SPDs）是最廣泛使用的剪切屈服阻尼器之一，已被證明具有很高的延性。因此，它們是形成SMF系統中塑性鉸鏈的有希望的候選者，無論是作為梁或立柱中的薄弱板區[2]、[3]、[4]、[5]，還是SCs內部[6]。

先前已有研究調查了SC阻尼器組件的滯后特性對框架系統抗震性能的影響[1]。為了進一步提高承載能力和結構效率，隨后開發了一種新型的刀板連接型SC（KSC）設計[7]。通過采用圖1a所示的剪力板水平和彈性連接段以及端部的刀板連接方式，實驗驗證表明KSC在循環載荷下具有顯著的延性，且不會出現夾緊現象，因為板屈曲被有效延遲[7]。KSC由一個剪力板阻尼器（SPD）和兩側的兩個邊界立柱組成，兩端通過包含過渡區、線性間隙和端部連接的刀板連接件相連，如圖1所示。邊界立柱以及過渡區和端部連接件由單對稱的H型截面構成。可以通過在刀板連接件內焊接額外的蓋板來調整刀板的厚度（tk）。在刀板連接件的中部高度提供1tk的線性間隙，以實現類似銷接的行為。在這種線性間隙比例下，當板寬大于板厚時，刀板連接件可以始終表現出非常低的繞弱軸的轉動剛度，以及構件剛度的低影響。SPD段焊接在兩個邊界立柱上，可以根據需要添加板加固件來控制剪力板的寬厚比，從而防止剪切屈曲和滯后行為的夾緊。最后，通過實驗證明了KSC和IKSC系統的完整設計流程。

特殊抗彎框架（SMFs）是全球最廣泛使用的抗震鋼結構系統之一；然而，它們固有的橫向剛度相對較低。為了經濟地提高SMFs的橫向剛度，通常在跨度內安裝抗震立柱（SCs），而不是在框架系統中增加額外的結構立柱。盡管SCs主要用于抵抗水平橫向力，但由于其垂直方向，它們被稱為立柱。在抗彎框架中安裝SCs不僅可以提高結構剛度，還可以通過產生塑性鉸鏈來增強強度和阻尼，同時保持更大的開放空間，從而比支撐框架或鋼板剪力墻提供更大的建筑靈活性[1]。借助SMFs的框架作用，SCs中的塑性鉸鏈可以通過彎曲或剪切屈服形成。剪力板阻尼器（SPDs）是最廣泛使用的剪切屈服阻尼器之一，已被證明具有很高的延性。因此，它們是形成SMF系統中塑性鉸鏈的有希望的候選者，無論是作為梁或立柱中的薄弱板區[2]、[3]、[4]、[5]，還是SCs內部[6]。

先前已有研究調查了SC阻尼器組件的滯后特性對框架系統抗震性能的影響[1]。為了進一步提高承載能力和結構效率，隨后開發了一種新型的刀板連接型SC（KSC）設計[7]。通過采用圖1a所示的剪力板水平和彈性連接段以及端部的刀板連接方式，實驗驗證表明KSC在循環載荷下具有顯著的延性，且不會出現夾緊現象，因為板屈曲被有效延遲[7]。KSC由一個剪力板阻尼器（SPD）和兩側的兩個邊界立柱組成，兩端通過包含過渡區、線性間隙和端部連接的刀板連接件相連，如圖1所示。邊界立柱以及過渡區和端部連接件由單對稱的H型截面構成。可以通過在刀板連接件內焊接額外的蓋板來調整刀板的厚度（tk）。在刀板連接件的中部高度提供1tk的線性間隙，以實現類似銷接的行為。在這種線性間隙比例下，當板寬大于板厚時，刀板連接件可以始終表現出非常低的繞弱軸的轉動剛度，以及構件剛度的低影響。SPD段焊接在兩個邊界立柱上，可以根據需要添加板加固件來控制剪力板的寬厚比，從而防止剪切屈曲和滯后行為的夾緊。最后，在EC和TZ段的末端將幾塊腹板加固件焊接在邊界立柱上。由于刀板連接件可以釋放端部彎矩，兩個邊界立柱基本保持直線和平行，從而使得SPD在樓層位移下能夠實現均勻的剪切變形。

與其他現有的通過使用低屈服鋼[8]、[9]、[10]、波紋鋼板[11]、[12]或屈曲限制器[13]來實現高延性的SC阻尼器設計相比，KSC采用了一種新穎的結構配置（圖1a），以實現SC構件的超高延性行為。關于防止SPD的剪切屈曲以提高延性，許多先前的研究表明，通過使用懲罰性加固件[14]、[15]，可以有效控制或延遲鋼板的剪切屈曲。

KSC的結構配置使得SPD能夠形成較大的寬高比，并減少了剪力板的變形放大需求，因為SPD的高度與樓層高度相當。這一特點進一步提高了SPD的延性能力。結合刀板連接的使用，KSC配置促進了剪切屈服而不是彎曲屈服，從而顯著提高了剪力板的變形能力。

刀板連接件已廣泛應用于特殊同心支撐框架（SCBFs）中使用的鋼制屈曲支撐中。許多先前的研究已經驗證，刀板連接件可以提供高旋轉靈活性并適應大的旋轉需求[16]、[17]、[18]、[19]、[20]、[21]。先前的研究[18]、[19]表明，帶有線性間隙的角板連接件或刀板連接件比固定連接件更像物理鉸鏈，因為板繞弱軸的轉動剛度非常低，因此表現出類似鉸鏈的行為。

此外，SC構件通常通過將其連接到結構梁或桁架上而垂直安裝在框架系統中。與結構立柱類似，SCs傾向于分擔通過混凝土板傳遞的垂直或重力載荷。先前的研究表明，SCs中垂直載荷的積累會直接影響鋼板的抗震性能[10]和SCs的彎曲屈服類型[22]，因此在SCs的設計中必須防止或考慮這一點。KSC中剪力板和彈性連接段的水平布置可能防止了通過剪力板阻尼器傳遞的累積垂直載荷，從而減輕了它們對剪力板滯后性能的影響。然而，這種減輕垂直載荷效果的影響需要驗證，且需要澄清其對KSC其他組件的潛在影響。此外，一項先前的KSC實驗研究[7]揭示了在大樓層位移下，線性間隙帶內刀板斷裂的不希望出現的失效模式，如圖2所示。盡管這種斷裂沒有影響構件的整體強度，但它們仍可能引入關于潛在強度損失的顯著不確定性，并限制構件的延性能力[7]。因此，需要進一步研究這種失效模式，并理想情況下加以防止，以確保KSC的可靠抗震性能。為此，本研究提出了圖1b所示的KSC刀板連接件的新設計細節，以減輕甚至消除刀板斷裂。具有改進刀板連接的KSC被稱為改進型刀板連接立柱（IKSC）。如圖1b所示，端部連接（EC）的腹板從刀板的外側重新定位到內側，從而防止腹板加固件的焊縫位于刀板的高應力區域，如圖2所示。這種修改旨在避免焊縫缺陷和基材中的高應力集中同時發生，否則可能導致刀板斷裂。應當注意的是，在IKSC中，刀板厚度（tk）沿構件高度均勻，無需使用蓋板。這種修改減少了焊接工作量，并簡化了刀板連接處構件的配置。它還允許IKSC與周圍梁之間的端部連接采用典型的梁-柱彎矩連接細節，即翼緣的CJP焊縫和焊接時的剪力翼板（如圖1所示），而其余部分與KSC相同。

進行了兩個階段的實驗：第一階段評估了KSC的軸向載荷效應，第二階段驗證了IKSC的抗震性能。研究首先介紹了兩個階段的實驗程序，然后是實驗觀察和結果。隨后檢查并比較了KSC和IKSC的抗震性能。最后，為KSC和IKSC制定了設計流程并進行了優化。本研究旨在更好地理解KSC的行為，并改進所開發KSC構件的設計細節。