組合深梁抗震性能試驗(yàn)與計(jì)算理論研究.pdf

1、鋼－混凝土組合深梁作為一種水平抗側(cè)力構(gòu)件，是由鋼板和混凝土板通過(guò)高強(qiáng)螺栓摩擦型連接而成的，其在框架結(jié)構(gòu)中的位置與剪力墻相同。通過(guò)改變深梁跨高比，得到不同的抗側(cè)移剛度，滿足各種剛度要求，實(shí)現(xiàn)了寬范圍的剛度漸變調(diào)幅。通過(guò)采用不同強(qiáng)度等級(jí)的鋼材和混凝土，可以獲得不同的承載力、延性和耗能能力。外側(cè)預(yù)制鋼筋混凝土板替代了鋼板的加勁肋，可以有效阻止鋼板屈曲，從而可以不需設(shè)置復(fù)雜的加勁肋進(jìn)而充分發(fā)揮鋼板的材料性能；鋼筋混凝土板可以在工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)

2、高強(qiáng)螺栓摩擦型與鋼板連接。組合深梁在水平地震作用下的橫向荷載由鋼板承擔(dān)，混凝土板不承擔(dān)水平地震作用而作為鋼板的平面外支撐，在正常使用階段混凝土板對(duì)鋼板起到防火保護(hù)的作用。鋼－混凝土組合深梁布置靈活，便于過(guò)道和門窗的布置，既可用于新建結(jié)構(gòu)，又可用于結(jié)構(gòu)加固，具有理論研究?jī)r(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文基于深梁在國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展和現(xiàn)狀，闡明鋼－混凝土組合深梁作為內(nèi)填構(gòu)件的發(fā)展、基本構(gòu)成以及工作機(jī)理。通過(guò)擬靜力往復(fù)加載的試驗(yàn)方法，分別對(duì)

3、2組跨高比分別為2.0和1.0的鋼板-混凝土組合深梁以及該深梁內(nèi)填于鋼框架中進(jìn)行試驗(yàn)研究。通過(guò)分析各構(gòu)件的滯回曲線、骨架曲線、應(yīng)力分布規(guī)律、變形特征、延性系數(shù)以及能量耗散系數(shù)等，研究不同高寬比的組合深梁滯回性能。
　　基于有限元分析軟件Ansys的接觸算法，綜合考慮初始缺陷、剛度退化等多種非線性因素對(duì)實(shí)際深梁的影響，對(duì)組合深梁試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行了低周往復(fù)荷載作用下的計(jì)算機(jī)有限元模擬，并將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。結(jié)果表明，非線性有限元

4、分析軟件Ansys能夠較真實(shí)地反映結(jié)構(gòu)的擬靜力滯回性能，結(jié)果真實(shí)可靠。對(duì)組合深梁結(jié)構(gòu)通過(guò)有限元模擬的方法進(jìn)行了系列參數(shù)擴(kuò)展分析，分別模擬不同參數(shù)下的鋼板、混凝土板跨高比變化，高厚比變化，鋼板、混凝土材料變化、鋼板和混凝土板間螺栓連接形式以及組合深梁布置方式，得出多參數(shù)對(duì)組合深梁滯回性能的影響。
　　在擬靜力加載試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)5組深梁試驗(yàn)構(gòu)件的骨架曲線和每一級(jí)往復(fù)荷載作用下的剛度進(jìn)行擬合，結(jié)果表明：采用剛度退化的三折線模型

5、能夠較完善表達(dá)組合深梁結(jié)構(gòu)的非線性行為，可以通過(guò)試驗(yàn)及理論計(jì)算數(shù)據(jù)擬合出組合深梁的恢復(fù)力模型骨架曲線和剛度退化規(guī)律，便于在實(shí)際工程中運(yùn)用組合深梁，并為彈塑性分析奠定基礎(chǔ)。
　　在組合板簡(jiǎn)化計(jì)算條帶模型的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出組合深梁結(jié)構(gòu)填充鋼框架的三種簡(jiǎn)化計(jì)算模型計(jì)算公式及其初始剛度?；诮M合深梁低周反復(fù)荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)三種模型進(jìn)行Ansys有限元計(jì)算分析，結(jié)果表明：三種簡(jiǎn)化計(jì)算模型具有明確物理意義，能夠反應(yīng)組合深梁實(shí)際情況且易于計(jì)算，但

6、各有側(cè)重。等效支撐簡(jiǎn)化模型可以較為準(zhǔn)確地模擬組合深梁的初始剛度以及屈服，人字型支撐簡(jiǎn)化計(jì)算模型可以較好模擬組合深梁非線性行為。
　　基于三維結(jié)構(gòu)非線性分析軟件Abaqus，通過(guò)在實(shí)際工程中運(yùn)用組合深梁結(jié)構(gòu)，對(duì)實(shí)際超限高層結(jié)構(gòu)項(xiàng)目進(jìn)行罕遇地震作用下的動(dòng)力彈塑性分析。得到結(jié)構(gòu)基底剪力響應(yīng)、頂點(diǎn)及層間側(cè)移響應(yīng)、結(jié)構(gòu)核心筒的損傷過(guò)程等。結(jié)果表明：組合深梁結(jié)構(gòu)通過(guò)發(fā)揮其剛度調(diào)幅作用，能夠改善結(jié)構(gòu)的抗側(cè)性能，調(diào)整框架-核心筒結(jié)構(gòu)的外周框架的地