型鋼混凝土異形柱框架節(jié)點抗震性能及設(shè)計方法研究.pdf

1、異形柱結(jié)構(gòu)由于具有獨特的優(yōu)越性，不僅受到用戶和房地產(chǎn)開發(fā)商的青睞，同時得到了國家的大力支持。目前，在實際工程中應用的均為鋼筋混凝土異形柱結(jié)構(gòu)，在近20多年的研究和應用過程中，鋼筋混凝土異形柱框架節(jié)點承載能力低、抗震性能差以及節(jié)點區(qū)梁柱鋼筋密集導致混凝土不容易澆筑密實等不足逐漸顯現(xiàn)出來，這直接影響到其在高層及高烈度區(qū)的應用。為了改善鋼筋混凝土異形柱框架節(jié)點的不足，擴大其應用范圍，同時完善型鋼混凝土異形柱結(jié)構(gòu)體系以及豐富型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，在課

2、題組已有研究的基礎(chǔ)上，對型鋼混凝土異形柱框架節(jié)點進行了較為系統(tǒng)的研究。主要研究內(nèi)容及成果概括如下：
　　 (1)為了研究型鋼混凝土異形柱框架節(jié)點的破壞特征和抗震性能，進行了9個中間層邊節(jié)點、4個角節(jié)點和4個中節(jié)點的低周反復荷載試驗，考慮了截面配鋼形式、軸壓比、翼緣外伸寬度以及節(jié)點核心區(qū)配鋼率(配筋率)等參數(shù)的變化。試驗采用柱端加載的方式，觀察了各類型節(jié)點的破壞過程及破壞形態(tài)，并分析了試件的荷載一位移滯回曲線、骨架曲線、層間位移角

3、和位移延性以及耗能能力等力學特性。結(jié)果表明：SRC異形柱框架節(jié)點的典型破壞形態(tài)是節(jié)點核心區(qū)剪切斜壓破壞和梁端彎剪破壞；滯回曲線飽滿，層間位移角延性系數(shù)及位移延性系數(shù)介于1.8～5.63，彈塑性極限層間位移角約為1/67～1/28，等效粘滯阻尼系數(shù)介于0.150～0.293，破壞時節(jié)點核心區(qū)的剪切角約為0.025～0.042。
　　 (2)通過分析試驗得到的荷載一位移滯回曲線以及骨架曲線，提出了型鋼混凝土異形柱框架節(jié)點的恢復力模型

4、。即考慮屈服、極限以及破壞的剛度退化三線性模型，通過回歸試驗數(shù)據(jù)，給出了骨架曲線各階段的剛度公式以及正反向卸載剛度退化規(guī)律，同時在分析滯回曲線的基礎(chǔ)上給出了加卸載滯回規(guī)則。
　　 (3)為了彌補試驗中無法觀察到試件內(nèi)部的受力情況以及其它工況下試件的受力性能，利用非線性有限元軟件ABAQUS 6.8對本次試驗試件進行了模擬分析，得到了試件的變形圈、應力圖以及荷載-位移骨架曲線.計算結(jié)果與試驗結(jié)果符合較好。同時對承載力及延性影響因素

5、如翼緣中是否配置型鋼、翼緣伸出長度以廈軸壓比進行了補充計算。結(jié)果表明，翼緣中是否配置型鋼對邊節(jié)點和角節(jié)點的承載力影響不大，但對于中節(jié)點有一定影響；翼緣中配置型鋼的試件的延性總體上要優(yōu)于不配型鋼的試件。隨著翼緣伸出長度的增加，試件的承載力逐漸增加，但增長的幅度則逐漸減小，另外文中給出了翼緣伸出長度影響系數(shù)；試件的變形能力隨翼緣伸出長度的增加而逐漸增強。隨著軸壓比的增大，試件的承載力逐漸提高，但增長幅度不大，而試件的延性逐漸變差，特別是當軸

6、壓比大于0.6后，變形能力急劇下降。
　　 (4)在試驗研究的基礎(chǔ)上，分析了節(jié)點核心區(qū)受到的剪力和扭矩。給出了型鋼混凝土異形柱框架節(jié)點的抗剪機理并分析了各特征點處各抗力元件承擔的剪力。通過對試驗數(shù)據(jù)的回歸，得到了型鋼混凝土異形柱框架節(jié)點的抗裂以及抗剪承載力計算公式。對于角節(jié)點，給出了剪扭作用下的受剪和受扭承載力計算公式，并給出了空腹式和實腹式配鋼的剪扭構(gòu)件計算模型的簡化方式。
　　 (5)結(jié)合本次試驗，給出了型鋼混凝土異