半剛性鋼管混凝土組合框架抗震性能及抗連續(xù)倒塌研究.pdf

1、建筑工業(yè)化通過現(xiàn)代化的制造、運(yùn)輸、安裝和科學(xué)管理的大工業(yè)生產(chǎn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)建筑業(yè)中分散的、低水平的、低效率的手工業(yè)生產(chǎn)，是中國(guó)未來建筑業(yè)的發(fā)展方向。為了實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化，必須采用標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)件、通用的大型工具進(jìn)行生產(chǎn)和施工，建筑工業(yè)化需要應(yīng)用新型裝配式結(jié)構(gòu)體系。
　　本文主要研究一種新型裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系，即鋼管混凝土柱與鋼-混凝土組合梁通過單邊高強(qiáng)螺栓和端板連接形成的半剛性鋼管混凝土組合框架。這種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)在于承載力高、抗震性能優(yōu)越、裝

2、配化施工快速等顯著優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)該體系的研究主要集中在單邊高強(qiáng)螺栓連接及梁柱節(jié)點(diǎn)等方面，尚缺乏鋼管混凝土柱與組合梁通過單邊螺栓和端板連接形成的半剛性鋼管混凝土組合框架的抗震性能、設(shè)計(jì)方法和抗連續(xù)倒塌機(jī)理的研究。因此，本文做了如下科學(xué)研究和工作:
　　(1)對(duì)兩榀兩層單跨半剛性鋼管混凝土組合框架進(jìn)行了水平低周反復(fù)荷載試驗(yàn)研究，研究了此類組合框架的破壞模式、剛度和強(qiáng)度退化規(guī)律、耗能能力、延性、荷載-位移關(guān)系滯回曲線及骨架曲線等;同

3、時(shí)分析了柱截面類型和端板連接形式等參數(shù)對(duì)半剛性鋼管混凝土組合框架關(guān)鍵抗震性能指標(biāo)的影響，為建立半剛性鋼管混凝土組合框架理論分析提供了驗(yàn)證依據(jù)。
　　(2)利用塑性分析方法，考慮了組合節(jié)點(diǎn)各可能破壞模式，建立了正、負(fù)彎矩作用下組合節(jié)點(diǎn)抗彎承載力簡(jiǎn)化計(jì)算模型，提出了半剛性鋼管混凝土組合節(jié)點(diǎn)的抗彎承載力計(jì)算方法?？紤]混凝土樓板的貢獻(xiàn)，利用組件法，提出了在正、負(fù)彎矩作用下半剛性鋼管混凝土框架單邊螺栓端板連接初始轉(zhuǎn)動(dòng)剛度的計(jì)算方法。所提計(jì)算

4、方法能準(zhǔn)確地計(jì)算連接初始剛度，適用于按照完全和部分抗剪連接設(shè)計(jì)的鋼管混凝土組合框架節(jié)點(diǎn)。給出了單調(diào)荷載和循環(huán)荷載作用下，連接彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線數(shù)學(xué)模型。
　　(3)建立了半剛性鋼管混凝土組合框架的彈塑性地震反應(yīng)分析模型，采用4320個(gè)算例，考慮節(jié)點(diǎn)抗彎承載力、轉(zhuǎn)動(dòng)剛度和樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)的影響，分別統(tǒng)計(jì)了3層、6層、12層半剛性鋼管混凝土組合框架在罕遇地震作用下彈塑性層間位移計(jì)算結(jié)果，提出了罕遇地震作用下半剛性鋼管混凝土組合框架彈塑

5、性層間位移簡(jiǎn)化計(jì)算方法。
　　(4)通過有限元軟件Perform3D，基于能量法，以端板連接形式為分析參數(shù)，分別對(duì)2榀采用外伸端板連接或平齊端板連接的半剛性鋼管混凝土組合框架進(jìn)行了彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析。研究結(jié)果表明:地震動(dòng)頻譜對(duì)此類結(jié)構(gòu)總輸入能、阻尼耗能、滯回耗能以及滯回耗能占總耗能比例影響非常大;結(jié)構(gòu)的阻尼比對(duì)滯回耗能占總耗能比例影響顯著，滯回耗能在結(jié)構(gòu)豎向呈上小下大的梯形分布。
　　(5)利用SAP2000程序分別建立3層