桁架式SRC梁—RC柱組合節(jié)點(diǎn)抗震性能及設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、桁架式鋼骨混凝土框架梁作為一種新型鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，改變了傳統(tǒng)的空腹格構(gòu)式型鋼混凝土結(jié)構(gòu)形式：型鋼為角鋼放置在構(gòu)件的四角，型鋼面積、剛度小，易發(fā)生角鋼失穩(wěn)屈服。以T形型鋼代替?zhèn)鹘y(tǒng)的角鋼配置在梁的上、下部位，T形型鋼用腹桿相連，構(gòu)成桁架式鋼骨混凝土框架梁構(gòu)件。梁中的鋼骨以T形型鋼代替了傳統(tǒng)的以角鋼為主的空腹格構(gòu)式角鋼骨架，型鋼位置可根據(jù)實(shí)際工程進(jìn)行位置及尺寸調(diào)整。在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)域及梁端部用交叉腹桿連接上、下型鋼，相當(dāng)于一被動(dòng)抗震耗能裝置，

2、能起到較好的耗能減震作用。本文就桁架式鋼骨混凝土(SRC)梁應(yīng)用于組合結(jié)構(gòu)中，與普通鋼筋混凝土(RC)柱組成的組合節(jié)點(diǎn)的抗震性能及設(shè)計(jì)計(jì)算理論進(jìn)行了系統(tǒng)研究，主要研究內(nèi)容及成果概括如下：
　　 為研究該結(jié)構(gòu)構(gòu)件的力學(xué)及抗震性能，共對12個(gè)桁架式SRC梁-RC柱組合邊節(jié)點(diǎn)在低周反復(fù)荷載作用下進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試件考慮了型鋼、角鋼和軸壓比三個(gè)因素的變化。試驗(yàn)觀察了構(gòu)件破壞過程，測得了節(jié)點(diǎn)梁端荷載-位移曲線和骨架曲線以及各階段的應(yīng)變、荷

3、載和位移值，并分析了節(jié)點(diǎn)的延性、能量耗散能力、抗剪性能。試驗(yàn)研究表明，該節(jié)點(diǎn)形式具有很好的延性和能量耗散能力，證明在節(jié)點(diǎn)區(qū)及梁端配有交叉腹桿的桁架式鋼骨混凝土梁結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接方式是可靠的，節(jié)點(diǎn)能夠有效傳遞彎矩和剪力。
　　 在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上建立了恢復(fù)力模型，模型能夠很好符合試驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)建立了節(jié)點(diǎn)地震損傷模型，模型基于最大變形及累積耗能的非線性組合，分析了桁架式SRC梁-RC柱組合節(jié)點(diǎn)損傷的累積發(fā)展過程和規(guī)律，通過損傷模型計(jì)算的

4、損傷結(jié)果及各試件損傷對比分析，討論了含鋼率、軸壓比及交叉腹桿對節(jié)點(diǎn)損傷發(fā)展的影響。結(jié)果表明：加載后期，軸壓比大、含鋼率高或交叉腹桿強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)具有更大的損傷值。上述建立的模型為節(jié)點(diǎn)非線性地震反應(yīng)時(shí)程分析和損傷評估提供了科學(xué)理論基礎(chǔ)。
　　 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，型鋼骨架與混凝土之間在完全破壞前不產(chǎn)生粘結(jié)滑移，同時(shí)考慮各種材料的非線性，對桁架式鋼骨混凝土框架梁節(jié)點(diǎn)和框架試件進(jìn)行了有限元分析；比較精確地模擬分析了在低周反復(fù)荷載作用下節(jié)點(diǎn)的受力性

5、能及各材料的應(yīng)力分布情況，可彌補(bǔ)試驗(yàn)研究中無法了解到的受力情況。通過對比計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證了數(shù)值模擬的可行性。同時(shí)分別考慮節(jié)點(diǎn)中含鋼率、交叉腹桿和柱軸壓比三個(gè)因素的影響。結(jié)果表明：在其它情況相同時(shí)，交叉腹桿的設(shè)置及T形型鋼的特性起到了延緩節(jié)點(diǎn)破壞的作用，型鋼及交叉腹桿的有力約束改善了結(jié)構(gòu)的延性，在一定程度上提高了節(jié)點(diǎn)承載力；軸壓比能在一定程度上提高節(jié)點(diǎn)抗剪承載能力，但是降低了其延性。
　　 基于節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究情況和有限元分析

6、結(jié)果，確定了節(jié)點(diǎn)各組成部分的抗剪貢獻(xiàn)，對節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受力及傳力機(jī)理進(jìn)行了分析，并定量分析了各部分在不同受力階段的節(jié)點(diǎn)抗剪能力的組成?？紤]軸壓比、箍筋及交叉腹桿對節(jié)點(diǎn)抗剪承載能力的影響，并確定了節(jié)點(diǎn)抗剪計(jì)算中混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)，提出了架式SRC梁-RC柱組合邊節(jié)點(diǎn)的抗裂、抗剪承載力計(jì)算公式。
　　 對兩榀約1:2的單跨兩層的桁架式鋼骨混凝土梁的框架縮尺模型進(jìn)行了試驗(yàn)研究，采用擬靜力試驗(yàn)方法，實(shí)測框架結(jié)構(gòu)的頂端位移-荷載、柱底總荷載-

7、頂端位移曲線等。通過試驗(yàn)，對上述兩榀框架在地震中的破壞特點(diǎn)、耗能性能、延性指標(biāo)進(jìn)行了分析。在低周反復(fù)荷載作用下，分析框架結(jié)構(gòu)由于損傷累積引起結(jié)構(gòu)整體剛度和強(qiáng)度的變化，結(jié)果表明該框架結(jié)構(gòu)具有良好的彈性工作性能、延性及耗能性能，安全儲(chǔ)備較高，可應(yīng)用于地震烈度為8度以上地區(qū)。
　　 綜合以上試驗(yàn)及有限元分析結(jié)果，提出了桁架式鋼骨混凝土框架梁基于抗震性能的設(shè)計(jì)計(jì)算理論。并對節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造形式和構(gòu)造措施給出了相關(guān)建議。同時(shí)對桁架式鋼骨混凝土梁