空間鋼構(gòu)架鋼骨混凝土柱抗震性能試驗(yàn)研究.pdf

1、近年來，隨著高層建筑層數(shù)的不斷增加，對(duì)柱子抗震性能的要求也越來越高。如何在減小柱截面尺寸的同時(shí)提高柱子的承載力和抗震性能是一個(gè)熱點(diǎn)問題。本文利用空間鋼構(gòu)架和鋼管對(duì)核心混凝土的約束作用，提出了一種新型的鋼-混凝土組合柱即:空間鋼骨架-鋼骨混凝土柱。該結(jié)構(gòu)形式是在外側(cè)用空間鋼構(gòu)架代替普通鋼筋籠，同時(shí)內(nèi)側(cè)配置不同形式鋼骨并澆筑混凝土構(gòu)成的組合柱。本課題組通過對(duì)7個(gè)空間鋼構(gòu)架-鋼骨混凝土柱進(jìn)行低周反復(fù)荷載作用下試驗(yàn)研究和有限元分析，探究了這種新

2、型組合柱的抗震性能。并通過理論分析，推導(dǎo)了偏壓空間鋼構(gòu)架-鋼骨混凝土柱極限承載力計(jì)算公式。
　　以配鋼率（角鋼肢長(zhǎng)）、軸壓比、不同鋼骨形式為設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)了6個(gè)空間鋼構(gòu)架-鋼骨混凝土柱試件以及1個(gè)外側(cè)為普通鋼筋骨架的混凝土柱作為對(duì)比試件。進(jìn)行了低周反復(fù)荷載作用下試驗(yàn)研究，在試驗(yàn)過程中，主要觀察并記錄試件的破壞形態(tài)、裂縫發(fā)展、測(cè)點(diǎn)應(yīng)變以及極限承載力等試驗(yàn)數(shù)據(jù)。分析了滯回曲線、骨架曲線、剛度退化曲線、耗能性能曲線等抗震性能指標(biāo)。試驗(yàn)表明

3、增大角鋼肢長(zhǎng)（提高含鋼率）和降低軸壓比可以較明顯地改善空間鋼構(gòu)架-鋼骨混凝土柱的變形能力和極限承載力?？臻g鋼構(gòu)架-鋼骨混凝土柱均表現(xiàn)出典型的彎曲破壞類型，滯回曲線飽滿無明顯捏縮現(xiàn)象，極限承載力大，抗震性能好。
　　利用大型有限元軟件ABAQUS建立空間了鋼構(gòu)架-鋼骨混凝土柱非線性有限元模型。在對(duì)試驗(yàn)試件驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，選取軸壓比、內(nèi)外配筋率、內(nèi)外配箍率、方鋼管管壁厚度等作為參數(shù)，并建模分析。模擬分析表明，提高空間鋼構(gòu)架綴條寬度、減小

4、空間鋼構(gòu)架之間間距和增大鋼骨方鋼管管壁厚度等也可以提高空間鋼構(gòu)架-鋼骨混凝土柱受力性能。并得到了空間鋼構(gòu)架-鋼骨混凝土柱受力性能的主要因素:綜合套箍系數(shù)。
　　在試驗(yàn)研究和機(jī)理分析的基礎(chǔ)上，首先研究了方鋼管對(duì)核芯混凝土約束效應(yīng)以及空間鋼構(gòu)架對(duì)混凝土的約束作用;得到了兩種不同的混凝土本構(gòu)關(guān)系計(jì)算模型。其次，采用三種不同的方法推導(dǎo)了這種新型空間鋼構(gòu)架-鋼骨混凝土柱偏心受壓極限承載力計(jì)算公式。得到的理論公式運(yùn)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合均比較好