作为钢框架结构体系中重要的传力枢纽,梁柱节点应满足强度、刚度等抗震性能的要求,使得构件之间共同工作并能够保证荷载的有效传递。方钢管柱-H型钢梁外套板式节点具有良好的抗震性能,深入研究新型节点的力学性能和受力机理尤为重要,本文对外套板式节点进行了低周往复荷载试验,同时采用数值分析及理论计算相结合的方法进行了系统的研究,主要的研究内容及成果概括如下:1.对8个新型方钢管柱-H型钢梁外套板节点在梁端进行了低周往复加载试验,该节点采用T型件全螺栓连接,试验参数包括:梁柱截面尺寸、方钢管柱是否浇筑混凝土。试验分析了外套板节点在往复荷载作用下的弯矩-转角滞回曲线、骨架曲线、耗能能力等力学特性,试验结果表明:外套板式节点的承载力较高、滞回曲线饱满,节点刚度和强度退化稳定,延性性能良好,梁柱截面尺寸以及方钢管柱是否浇筑混凝土对节点抗弯承载力和初始刚度影响较大。2.根据拟静力试验结果,分析外套板节点的滞回规则及恢复力特征,通过试验拟合法和无量纲化处理得到外套板式节点的三折线骨架曲线,并对试件在往复荷载作用下的数据进行回归分析,得出不同阶段的刚度退化规律,在此基础上提出了适合于外套板节点的三折线恢复力模型,通过与试验曲线对比,验证了所建议恢复力模型的合理性,为结构的非线性地震反应时程分析提供理论参考。3.建立了外套板式节点在低周往复荷载作用下的有限元分析模型,该模型考虑了材料与几何的非线性、螺栓与板件、型钢和混凝土材料间的相互作用等因素,给出了单元选取、边界条件、网格划分等解决方法,通过与试验结果对比,节点的破坏形态、滞回曲线及骨架曲线均证实了有限元模型的有效性,在此基础上对节点域各部件的应力分布进行了分析。4.在试验结果和数值模型的基础上,对外套板式节点的破坏形态及受力全过程的弯矩-转角滞回曲线特征点进行了分析,探讨了节点核心区的剪力传递路径,系统研究了节点在材料、几何、荷载参数下的力学性能,主要分析了钢材屈服强度、梁柱线刚度比、梁柱抗弯承载力比、节点核心区等参数对节点破坏模式及弯矩-转角关系的影响,为外套板节点在设计中的合理取值奠定了基础。5.基于EC3规范中的组件法,将外套板式节点拆分为多个组件,并分别推导了 T型件的抗拉刚度、柱翼缘的拉压刚度、柱腹板的抗剪刚度,并将各有效部件转化为由一系列弹簧与杆件组合而成的简化力学模型,推导出节点初始转动刚度的计算公式,经验证外套板节点组件式力学模型简单有效。另外,由组件法原理可知,节点抗弯承载力由各组成要素共同决定,并通过破坏过程中承载力最小的组件控制,在此基础上提出了节点抗弯承载力的计算方法,与试验结果吻合良好,由此可知,在已知节点的基本设计信息的前提下,可对节点的破坏模式及承载力做出初步判断。6.为使钢框架结构实现性能化抗震设计,将性能化设计思想引用到外套板节点性能指标的量化研究当中,参照我国抗震规范及FEMA356中结构性能的划分标准,将外套板式钢框架结构的性能水平划分为三类:使用良好、生命安全、防止倒塌,结合当前国内外规范中对变形限值的规定及相关研究结果,给出外套板钢框架在各性能水平下的性能指标建议值,并对外套板式节点转角进行量化,通过节点变形能力计算模型,推导出钢框架在不同性能水平下的层间位移角表达式,建立了结构不同性能状态与节点性能指标的相互关系。