考虑现浇楼板影响的RCS组合框架结构抗震设计方法研究

摘要

钢筋混凝土柱-型钢梁（RCS）组合框架结构是由钢筋混凝土柱和型钢梁组合而成，这种结构体系充分利用了混凝土柱和钢梁各自构件的优点。目前，对该体系的研究主要集中在梁柱节点方面，而对RCS组合框架结构整体抗震性能的研究很少。本文主要研究现浇楼板对RCS组合框架屈服机制的影响规律，并对比分析RCS组合框架和其它类型框架的抗震性能。 针对RCS组合框架结构，分别建立有楼板和无楼板结构的有限元模型，通过非线性静力分析，对两种结构在不同地震水准下的抗震性能进行评估。重点研究现浇组合楼板对RCS组合框架结构破坏过程和屈服机制的影响。算例计算结果表明，现浇楼板可增大型钢梁的刚度和抗弯承载力，使RCS框架结构的破坏形态呈现“柱铰机制”，且延性降低很多。 通过有限元的进一步建模，分别研究现浇楼板的跨度和厚度对RCS组合框架梁刚度的影响规律。结果表明，RCS组合框架中梁刚度放大系数在钢梁与板厚的比值较大或较小时，均会超出规范的规定范围。此外，通过线性回归分析，建立了型钢梁中梁刚度放大系数与型钢梁高度和混凝土楼板厚度的关系式。对具有不同开洞楼板的RCS组合框架结构进行有限元建模和分析，探讨现浇楼板对RCS组合框架梁受弯承载力的影响，并基于拉应力等效原则，对考虑楼板贡献的框架梁有效翼缘宽度的合理取值进行了研究。结果表明，型钢梁两侧6倍板厚范围内的现浇楼板可作为有效翼缘宽度的计算范围。此外，还考虑翼缘板范围内钢筋对梁端抗弯承载力的贡献，提出了梁端实际抗弯承载力的计算公式。 分别采用四种结构体系（钢框架、钢筋混凝土框架、RCS组合框架、钢管混凝土组合框架）对同一建筑进行结构设计，使其均满足三阶段两水准的抗震要求。并对比分析四种框架结构的抗震性能。结果表明，在实现同样使用功能的前提下，RCS组合框架结构的抗震性能介于钢筋混凝土框架和钢框架之间。

目录

声明

1 绪论

1.1引言

1.2 框架结构体系的概述

1.3 RCS组合框架结构国内外研究现状及分析

1.4 存在的问题和本文的主要研究内容

2 考虑现浇组合楼板的RCS组合框架屈服机制分析

2.1 楼板与框架梁共同工作的机理分析

2.2 静力弹塑性分析的理论基础

2.3 动力弹塑性时程分析的理论基础

2.4 考虑现浇楼板的RCS组合框架结构屈服机制分析

2.5 现浇板厚对RCS组合框架结构的影响

2.6 型钢梁高度对带楼板RCS组合框架的影响

2.7 本章小结

3 现浇楼板对型钢梁刚度和抗弯承载力增强作用研究

3.1 组合梁中楼板与型钢梁的共同工作机理分析

3.2 现浇楼板对RCS组合框架梁刚度的影响

3.3 现浇楼板对RCS组合框架梁受弯承载力的影响

3.4 本章小结

4 考虑现浇楼板影响的RCS组合框架结构抗震设计方法

4.1 抗震设计方法的提出

4.2 抗震设计方法的验证

4.3 本章小结

5 RCS组合框架结构抗震性能的对比分析

5.1框架结构的设计

5.2 不同类型框架结构的抗震性能对比分析

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢