鋼骨超高強(qiáng)混凝土框架邊節(jié)點(diǎn)抗震性能研究.pdf

1、鋼骨超高強(qiáng)混凝土（C100及以上）結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱SRUHSC）能充分發(fā)揮鋼骨及超高強(qiáng)混凝土材料的各自優(yōu)勢(shì)，兼具良好的抗震延性及高承載力的雙重優(yōu)點(diǎn)，在地震區(qū)的高層、超高層建筑中具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，鋼骨超高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能的研究逐漸引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視。由于超高強(qiáng)混凝土的脆性及截面破壞特征，混凝土一旦開裂，裂縫面光滑，骨料咬合作用削弱明顯，對(duì)抗剪機(jī)制產(chǎn)生影響。因此，從材料本構(gòu)及抗剪機(jī)理的層面分析，鋼骨超高強(qiáng)混凝土組合結(jié)構(gòu)的抗震性能與鋼

2、骨普通混凝土組合結(jié)構(gòu)的抗震性能是有所區(qū)別的，相應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)與設(shè)計(jì)方法也應(yīng)是不同的。
　　然而，國(guó)內(nèi)外基于超高強(qiáng)混凝土（C100及以上）的鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能的研究較少，相關(guān)規(guī)范對(duì)鋼骨超高強(qiáng)混凝土（C100及以上）結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及構(gòu)造措施也未作出規(guī)定。這一現(xiàn)狀阻滯了鋼骨超高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的推廣及其應(yīng)用。
　　本文依托國(guó)家自然科學(xué)基金“基于延性的型鋼超高強(qiáng)混凝土框架結(jié)構(gòu)體系抗震性能與抗震設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究”，深入研究了鋼骨超高

3、強(qiáng)混凝土邊節(jié)點(diǎn)抗震性能及抗剪機(jī)理，為后續(xù)框架結(jié)構(gòu)的彈塑性分析及設(shè)計(jì)理論的形成奠定了重要基礎(chǔ)。
　　主要研究?jī)?nèi)容總結(jié)如下:
　　1、開展22組鋼骨超高強(qiáng)混凝土邊節(jié)點(diǎn)試件抗震性能試驗(yàn)研究，包括鋼骨超高強(qiáng)混凝土柱-鋼骨混凝土梁框架結(jié)構(gòu)邊節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究，以及鋼骨超高強(qiáng)混凝土柱-鋼筋混凝土梁框架結(jié)構(gòu)邊節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究，系統(tǒng)研究了軸壓比、配箍率及含鋼率對(duì)鋼骨超高強(qiáng)混凝土邊節(jié)點(diǎn)破壞形態(tài)、破壞過程、滯回性能、延性、耗能能力、剛度退

4、化、強(qiáng)度退化等抗震性能的影響，分析各影響參數(shù)的耦合作用、對(duì)構(gòu)件力學(xué)性能的影響過程及影響機(jī)理。試驗(yàn)結(jié)果表明:對(duì)于此種類型的邊節(jié)點(diǎn)，軸壓比對(duì)其抗剪承載力的影響規(guī)律以0.38為分界點(diǎn)，為論證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，本文根據(jù)庫(kù)倫破壞準(zhǔn)則、莫爾圓理論推導(dǎo)出復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土的抗剪強(qiáng)度計(jì)算模型，從而求解出該分界點(diǎn)的數(shù)值。
　　2、通過分析鋼骨腹板應(yīng)變分布，提出鋼骨腹板有效寬度指標(biāo)及其數(shù)學(xué)表達(dá)式，該指標(biāo)能較為準(zhǔn)確地反映軸向壓應(yīng)力對(duì)鋼骨抗剪

5、機(jī)制的影響及抗剪機(jī)制中鋼骨腹板的彈塑性狀態(tài);根據(jù)延性設(shè)計(jì)原則，推導(dǎo)低周往復(fù)荷載下梁截面受壓區(qū)高度取值;基于超高強(qiáng)混凝土本構(gòu)模型、約束混凝土模型的研究，對(duì)簡(jiǎn)化軟化拉-壓桿模型的斜壓桿傾角、斜壓桿高度，以及抗壓強(qiáng)度對(duì)主拉應(yīng)變的軟化系數(shù)進(jìn)行計(jì)算及調(diào)整，通過進(jìn)行節(jié)點(diǎn)核心區(qū)箍筋的應(yīng)變分析，引入箍筋有效面積的概念，從而較準(zhǔn)確地計(jì)算出箍筋抗剪承載力，最后，利用疊加法推導(dǎo)出鋼骨超高強(qiáng)混凝土邊節(jié)點(diǎn)抗剪承載力計(jì)算公式，并得出不同抗剪機(jī)制對(duì)鋼骨超高強(qiáng)混凝土邊

6、節(jié)點(diǎn)抗剪承載力的貢獻(xiàn)及占比。
　　3、通過分析鋼骨超高強(qiáng)混凝土邊節(jié)點(diǎn)的受力特點(diǎn)及傳力機(jī)理，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)的回歸分析，建立了鋼骨超高強(qiáng)混凝土邊節(jié)點(diǎn)的恢復(fù)力模型，建議的三折線模型考慮了軸壓比、配箍率對(duì)節(jié)點(diǎn)組合體抗震性能的影響，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本一致，可用于鋼骨超高強(qiáng)混凝土節(jié)點(diǎn)的彈塑性分析。
　　4、基于鋼骨超高強(qiáng)混凝土邊節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)的研究結(jié)果，利用有限元分析軟件ABAQUS對(duì)其進(jìn)行非線性有限元分析。計(jì)算得出的荷載-位移骨架