T形截面钢骨混凝土异形柱框架抗震性能试验研究

摘要

钢骨混凝土异形柱结构是在异形柱结构应用的基础上结合钢骨混凝土结构的优点而出现的一种新型结构形式。由于其承载力高、延性较好，并具有美观适用的特点，因此具有较高的应用价值。目前，关于钢骨异形柱抗震性能的研究有了一定进展，但研究时多采用构件或节点模型试件，无法反映结构的整体工作性能。本文通过制作一榀1:2的单跨两层的T形截面钢骨异形柱框架模型，分别采用拟动力和低周反复加载两种试验方法：在拟动力试验中输入不同峰值的EL Centrol940 NS地震波，实测框架结构的位移时程曲线、位移一恢复力曲线等；然后进行了低周反复加载试验，直至结构破坏，实测结构荷载一应变滞回曲线等。通过试验，对T形截面钢骨混凝土框架结构的动力响应、破坏特点、耗能性能、延性指标等进行了分析。然后采用有限单元法对钢骨异形柱应用于普通异形柱框架结构底层的可行性进行了研究。试验及分析表明，与普通异形柱结构相比钢骨异形柱框架结构具有良好的弹性工作性能，延性及耗能性能良好，安全储备较高，能适用于8度以上烈度区。最后，根据相关结论对T形截面钢骨异形柱的设计、构造提出了一些建议，相关内容可以作为进一步研究的基础。

目录

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第一章绪论

1.1异形柱结构的研究与应用

1.1.1异形柱结构的计算理论

1.1.2异形柱的延性

1.1.3异形柱结构的刚度

1.1.4异形柱结构的抗震性能

1.1.5异形柱结构的应用与存在的问题

1.2钢骨异形柱结构的提出与研究现状

1.2.1钢骨异形柱结构研究中的几点问题

1.2.2相关试验研究

1.3课题研究的背景及拟解决的问题

1.3.1选题背景

1.3.2本课题的研究内容

第二章钢骨异形柱框架试件制作与试验方法

2.1试件的设计依据

2.2试件的设计

2.3试件的制作与安装

2.4试件的测点布置

2.4.1钢筋(钢骨)测点布置

2.4.2混凝土测点布置

2.5试件的加载方案

2.5.1拟动力试验加载

2.5.2拟静力试验加载

2.5.3加载与测量设备

2.6试验测量内容

2.7本章小结

第三章钢骨异形柱框架试件的拟动力试验

3.1拟动力试验的基本原理

3.2试件及加载设备的安装

3.3.试验控制

3.4试验结果

3.4.1 50gal地震波作用下的结构响应

3.4.2 100gal地震波作用下的结构响应

3.4.3 200gal地震波作用下的结构响应

3.4.4 400gal地震波作用下的结构响应

3.4.5 600gal地震波作用下的结构响应

3.4.6 800gal地震波作用下的结构响应

3.4.7 1000gal地震波作用下的结构响应

3.5拟动力试验分析

3.5.1地震反应特点

3.5.2结构的刚度

3.5.3结构的耗能

3.5.4结构中钢骨的动力响应

3.6本章小结

第四章试件的低周反复荷载试验

4.1控制位移的确定

4.2试验过程

4.3低周反复加载试验数据分析

4.3.1荷载-顶层位移滞回曲线

4.3.2节点性能曲线

4.3.3荷载-型钢应变滞回曲线

4.3.4荷载-节点箍筋应变滞回曲线

4.3.5荷载-柱中纵向钢筋应变滞回曲线

4.3.6荷载-连接角钢应变滞回曲线

4.3.7梁中钢筋应变滞回曲线

4.4结构的破坏形态

4.5结构的延性

4.6结构的耗能

4.7刚度退化

4.8承载力退化

4.9节点性能

4.10恢复力模型曲线初探

4.10.1恢复力模型的建立方法

4.10.2结构的骨架曲线

4.10.3结构恢复力曲线

4.11本章小结

第五章钢骨异形柱框架结构的应用与分析

5.1底层柱为钢骨异形柱的框架结构的有限元分析

5.2钢骨异形柱的设计与分析

5.2.1材料的本构关系

5.2.2框架结构的梁与柱

5.2.3结构抗侧刚度

5.2.4梁中纵筋的锚固

5.2.5影响结构抗震性能的因素

5.3本章小结

第六章结论与展望

6.1本文结论

6.2相关展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所发表的学术论文及参与科研项目