異形鋼管混凝土中框架靜力彈塑性分析

1、56低溫建筑技術2015年第12期(總第210期)DOI：1013905／jenkidwjz201512021異形鋼管混凝土中框架靜力彈塑性分析張莉，伍凱，張賀，于毅，王銳(1蘇州建設交通高等職業(yè)技術學校建筑工程系，江蘇蘇州9151042河海大學土木與交通學院，南京210098)【摘要】在建筑結構中應用異形截面鋼管混凝土結構，可以增加房間使用面積，方便裝修，達到美化室內(nèi)環(huán)境的效果。為研究異形鋼管混凝土框架結構的性能，對中框架進行了靜力彈

2、塑性(Pushover)分析。主要研究了柱肢寬厚比、梁柱屈服彎矩比等因素對框架性能的影響。分析了Pushover曲線、剛度、延性以及破壞機制。分析結果表明，異形鋼管混凝土框架承載力高、彈塑性層問變形能力強，延性良好，具備較好的抗震性能。提高柱肢寬厚比或梁柱屈服彎矩比，可顯著提高框架的水平承載力；增大柱肢寬厚比，可增大框架的剛度，而梁柱屈服彎矩比對剛度影響較小。增大柱肢寬厚比，框架的延性增大；隨著梁柱屈服彎矩比的變化，位移延性系數(shù)呈現(xiàn)先升

3、后降的變化趨勢，當梁柱屈服彎矩比為06時，框架具備較佳的屈服后變形能力。【關鍵詞】鋼管混凝土；異形柱框架；Pushover分析；承載力；延性【中圖分類號】TU3754【文獻標識碼】B【文章編號】1001—6864(2015)12—0056—03鋼管混凝土柱是在鋼管中填充混凝土而形成、且鋼管及其核心混凝土能共同承受外荷載作用的構件。鋼管混凝土柱利用鋼管與混凝土在受力過程中的組合作用，充分發(fā)揮兩種材料的優(yōu)點。鋼管的約束作用不僅有效地提高了混

4、凝土的強度，而且改善了混凝土的塑性和韌性，內(nèi)填混凝土則有效避免或延緩了鋼管的局部屈曲，從而具備承載力高、抗震性能好、施工方便等諸多優(yōu)越性。隨著社會的發(fā)展和居民生活水平的逐步提高，人們普遍希望框架結構內(nèi)部平整光滑、整齊美觀，達到大開問、大凈空的要求。為了滿足承載力和美觀性的雙重要求，形成了異形鋼管混凝土柱的設計思想，通常角柱采用L形截面、邊柱采用T形截面、中柱采用十字形截面。異形鋼管混凝土柱結構已運用到實際工程中，如廣州明匯商業(yè)大廈的設計

5、中就采用了帶約束拉桿的異形鋼管混凝土柱。歐美、日本等一些發(fā)達國家，主要研究了方鋼管、圓鋼管及矩形鋼管混凝土結構的受力性能，而對異形鋼管混凝土結構的研究主要集中在國內(nèi)。同濟大學、華南理工大學、天津大學分別對異形鋼管混凝土柱進行了研究。本文采用大型通用有限元分析軟件sap2000，建立異形鋼管混凝土中框架的模型，研究柱肢寬厚比、梁柱屈服彎矩比等因素對其抗震性能的影響。1計算模型建立了9榀2跨3層的異形鋼管混凝土中框架縮尺模型，用于研究異形鋼

6、管混凝土中框架在8度罕遇地震作用下的反應。模型跨度24m，底層層高16m，2、3層層高12m。框架柱采用鋼管混凝土柱，邊柱為T形，中柱為十字形。框架梁采用鋼梁，梁寬與柱肢厚度相同。圖1給出了中框架模型的立面圖。邊柱、中柱軸壓比n分別為02和04，n=N／(LA十A。)。N為柱頂施加的軸壓力；A為混凝土截面面積；A為鋼管的截面面積為混凝土的軸心抗壓強度為鋼管的抗壓強度。JGJ149—2006(混凝土異形柱結構技術規(guī)程》中將異形柱定義為寬厚

7、比h／b不大于4的異形截面柱。為研究不同柱肢寬厚比對異形鋼管混凝土中框架靜力彈塑性性能的影響，分別采用h／b=25、30、35的柱截面進行分析。圖1異彤鋼臂摁凝土中框架模型為保證結構的破壞機制為延性較好的“梁鉸”機制，GB50010—2010(建筑抗震設計規(guī)范》通過柱端彎矩增大系數(shù)來提高柱子的抗彎承載力。框架梁柱屈服彎矩比是一個能夠反映梁柱節(jié)點處彈塑性發(fā)展以及塑性鉸出現(xiàn)順序的重要參數(shù)。在保證其他參數(shù)不變的前提下，通過改變鋼梁尺寸調(diào)整梁柱