帶斜撐鋼管混凝土柱-鋼梁組合框架抗震性能研究.pdf

1、框架結(jié)構(gòu)具有空間布置靈活、自重輕、節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)，是高層建筑中應(yīng)用十分廣泛的結(jié)構(gòu)。然而由于框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度小，在強(qiáng)烈的地震和風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生水平位移較大，易造成嚴(yán)重的非結(jié)構(gòu)性破壞，因此往往在結(jié)構(gòu)中加入支撐以提高其抗側(cè)剛度。雖然框架-支撐結(jié)構(gòu)在一定程度上解決了結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度的問題，但其在強(qiáng)震作用下支撐受壓時(shí)易產(chǎn)生屈曲現(xiàn)象，極易造成支撐本身或連接的破壞或失效，同時(shí)支撐屈曲后的滯回耗能能力變差，很難有效地耗能，使結(jié)構(gòu)抗震能力降低。有鑒于

2、此，已有許多學(xué)者提出使支撐受壓不屈曲的軸力構(gòu)件，簡稱防屈曲耗能支撐，此種支撐在反復(fù)拉壓力作用下進(jìn)入屈服后，不會產(chǎn)生屈曲且可產(chǎn)生飽滿的滯回曲線來消耗輸入結(jié)構(gòu)的地震能量。采用防屈曲耗能支撐的鋼管混凝土-鋼梁組合框架體系結(jié)合了防屈曲耗能支撐和鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的耗能能力和延性，本文從數(shù)值分析和擬動力試驗(yàn)著手，對該類新型結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行抗震性能方面的研究。主要內(nèi)容包括：
　　 (1)從防屈曲耗能支撐的構(gòu)成出發(fā)，根據(jù)已有的理論

3、分析和設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)制作了3組內(nèi)核為矩形鋼板、外圍約束為方鋼管混凝土的一字形支撐構(gòu)件，按一定加載制度進(jìn)行軸向反復(fù)拉壓擬靜力試驗(yàn)，對3組構(gòu)件的力-位移滯回曲線進(jìn)行了研究。試驗(yàn)結(jié)果表明該支撐耗能滯回曲線飽滿、延性高、抗震性能好。
　　 (2)采用基于能量和位移的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了兩榀10層3跨、3層3跨帶有防屈曲耗能支撐的鋼管混凝土-鋼梁組合框架，用有限元軟件Sap2000對其進(jìn)行了數(shù)值建模與地震彈塑性時(shí)程分析，并與滿足同樣抗震條件而

4、無該類支撐的純框架進(jìn)行了抗震性能對比。分析結(jié)果表明該類結(jié)構(gòu)體系在小震作用下，防屈曲耗能支撐處于彈性狀態(tài)，提供給結(jié)構(gòu)一定的抗側(cè)剛度，相當(dāng)于普通支撐。在強(qiáng)震作用下，防屈曲耗能支撐開始屈服，發(fā)揮良好的耗能減震作用。與純框架的抗震性能相比，該類結(jié)構(gòu)體系在層間位移、層問剪力均有較大程度的降低，具有良好的耗能減震性能。
　　 (3)采用本課題組自主開發(fā)的NetSLab擬動力試驗(yàn)平臺，對上述框架進(jìn)行了擬動力抗震試驗(yàn)研究，其中試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)采用的防