实腹式型钢混凝土异形柱中框架抗震性能试验及静力弹塑性分析

摘要

型钢混凝土异形柱结构既继承了钢筋混凝土异形柱结构“得房率”高,建筑设计灵活美观等优点,同时又改善了其承载力低、抗震性能差等不足,是一种应用前景广阔的结构形式。目前,对于实腹式型钢混凝土异形柱结构体系已开展的研究主要集中在构件层面,对于结构整体层面的研究鲜有报道。为完善型钢混凝土异形柱结构体系的研究,本文对实腹式型钢混凝土异形柱中框架的抗震性能及静力弹塑性进行了较为深入的研究,主要研究内容及成果概括如下:
　　(1)首次对1榀三层两跨的实腹式型钢混凝土异形柱中框架进行了拟静力试验,观察了其受力过程和破坏形态,分析了其荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度及强度退化规律、层间位移角、耗能和累积损伤等特性。结果表明:实腹式型钢混凝土异形柱中框架的破坏机制为典型的“梁铰”机制;滞回曲线饱满,整体正反向延性系数均值达到5.5,极限层间位移角在1/15～1/39之间,且绝大多数大于1/25,破坏时的等效粘滞阻尼系数达到0.249。由此可知,实腹式型钢混凝土异形柱中框架具有良好的抗震性能,可以用于抗震设防烈度较高地区的多高层建筑中。
　　(2)分别利用SAP2000中的两种塑性铰模型建立了实腹式型钢混凝土异形柱中框架的静力弹塑性分析模型,并进行了pushover分析。经与试验结果对比分析,结果表明:利用纤维铰建立的分析模型能更有效地分析其静力弹塑性性能。
　　(3)为深入考察各主要因素对实腹式型钢混凝土异形柱中框架弹塑性性能的影响规律,本文利用所建立的静力弹塑性分析模型,选择柱肢高肢厚比、型钢强度、混凝土强度、梁柱屈服弯矩比等参数进行了pushover分析。结果表明:提高柱肢高肢厚比或梁柱屈服弯矩比,可显著提高框架的水平承载力,而提高型钢屈服强度或混凝土强度对框架水平承载力的提高较小;增大柱肢高肢厚比可明显增大框架的刚度,而提高型钢屈服强度、梁柱屈服弯矩比或混凝土强度仅能增大框架屈服后强化阶段的刚度;改变柱肢高肢厚比、型钢屈服强度或梁柱屈服弯矩比,框架的延性基本不变,而提高混凝土强度,框架的延性反而降低。

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1 绪论

1.1 问题的提出及选题意义

1.2 钢筋混凝土异形柱结构体系

1.3 型钢混凝土异形柱结构体系

1.4 本文的主要研究工作

参考文献

2 实腹式型钢混凝土异形柱中框架的抗震性能试验

2.1 试验目的

2.2 试件的设计依据

2.3 试件的设计与制作

2.4 试件的材料

2.5 试验的加载方案

2.6 试验的量测方案

2.7 本章小结

参考文献

3 实腹式型钢混凝土异形柱中框架抗震性能试验结果分析

3.1 试件的破坏过程及破坏机制分析

3.2 滞回曲线和骨架曲线

3.3 加载特征点

3.4 延性

3.5 刚度及强度的退化

3.6 变形能力

3.7 耗能

3.8 累积损伤

3.9 本章小结

参考文献

4 静力弹塑性分析

4.1 SAP2000中的塑性铰理论

4.2 自定义PMM铰pushover分析

4.3 纤维PMM铰pushover分析

4.4 两种塑性铰模型的对比分析

4.5 框架弹塑性影响因素的参数分析

4.6 本章小结

参考文献

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

附录