高層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)方法及試驗(yàn)研究.pdf

1、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是充分利用鋼和混凝土各自優(yōu)點(diǎn)組合而成的一種新型結(jié)構(gòu)形式，近年來在高層建筑中得到越來越廣泛的應(yīng)用。作為一種復(fù)雜的新型結(jié)構(gòu)形式，其應(yīng)用中尚有很多問題有待解決：節(jié)點(diǎn)連接的剛性判斷準(zhǔn)則尚未界定；連接剛度對(duì)結(jié)構(gòu)整體性能影響的研究有待深入；缺少對(duì)鋼筋混凝土梁-鋼管混凝土柱框架結(jié)構(gòu)的擬靜力試驗(yàn)研究；對(duì)結(jié)構(gòu)整體體系的骨架曲線研究還屬空白?；诖?，采用理論分析和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法對(duì)上述問題展開了研究。 總結(jié)分析了鋼梁-鋼管混凝土柱

2、、鋼筋混凝士梁-鋼管混凝土柱兩類結(jié)構(gòu)體系的連接形式，通過新型勁性混凝土環(huán)梁節(jié)點(diǎn)、鋼筋混凝土梁-鋼加強(qiáng)環(huán)節(jié)點(diǎn)和鋼粱-鋼加強(qiáng)環(huán)節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)研究，探討了節(jié)點(diǎn)的抗震性能和剛性。 在對(duì)鋼管混凝土框架受力變形分析的基礎(chǔ)上，綜合框架正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)兩種狀態(tài)，建立了鋼管混凝土梁柱連接剛性判別準(zhǔn)則。 根據(jù)半剛性連接梁柱連接處變形協(xié)調(diào)而且具有有限轉(zhuǎn)動(dòng)剛度的特點(diǎn)，使用通用有限元分析程序ANsYs中的彈簧阻尼單元解決了半剛性連接

3、的模擬。 探討了半剛性連接對(duì)鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移等的影響，導(dǎo)出了半剛性連接鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)在豎向荷載下梁端彎矩的求解公式，對(duì)水平荷載作用下標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高比計(jì)算公式進(jìn)行修正；以承受均布荷載的框架剪力墻鉸接體系為例，研究半剛性連接對(duì)框架剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻位移系數(shù)、剪力墻彎矩系數(shù)、剪力墻剪力系數(shù)和框架剪力系數(shù)等的影響。 建立半剛性連接框架結(jié)構(gòu)的自由振動(dòng)方程，推導(dǎo)出半剛性連接框架結(jié)構(gòu)基本自振周期的計(jì)算公式，得出連接剛度對(duì)

4、基本自振周期的影響。將鋼管混凝士框架剪力墻結(jié)構(gòu)作為連續(xù)彈性無限自由度結(jié)構(gòu)，建立自由振動(dòng)方程，分析了半剛性連接對(duì)結(jié)構(gòu)白振周期和頻率的影響，推導(dǎo)出半剛性連接框剪結(jié)構(gòu)自振周期系數(shù)的計(jì)算公式。使用通用有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行半剛性連接鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的反應(yīng)譜分析，并研究了半剛性連接鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)在選定地震波激勵(lì)下的響應(yīng)。 進(jìn)行了-榀單跨兩層鋼筋混凝土梁-鋼管混凝土柱框架結(jié)構(gòu)的擬靜力試驗(yàn)，對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)、破壞機(jī)制、滯回曲線、骨架曲

5、線、位移延性、剛度退化、耗能能力等性能進(jìn)行了較為深入系統(tǒng)的研究。 將鋼管混凝土視為統(tǒng)一材料，從截面層次的恢復(fù)力模型出發(fā)，對(duì)鋼梁、鋼筋混凝土梁和鋼管混凝土柱分別選擇相應(yīng)的恢復(fù)力模型，研究鋼梁-鋼管混凝土柱和鋼筋混凝土梁-鋼管混凝土柱兩類框架結(jié)構(gòu)體系的骨架曲線，并使用非線性有限元分析程序IDARC分析了含鋼率、軸壓比、混凝土強(qiáng)度、鋼材強(qiáng)度和半剛性連接等因素對(duì)整體結(jié)構(gòu)體系骨架曲線的影響。 最后在綜合全部研究成果的基礎(chǔ)上，提出了