型鋼混凝土異形柱框架節(jié)點(diǎn)抗震性能及設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、異形柱結(jié)構(gòu)由于具有獨(dú)特的優(yōu)越性，不僅受到用戶和房地產(chǎn)開發(fā)商的青睞，同時(shí)得到了國(guó)家的大力支持。目前，在實(shí)際工程中應(yīng)用的均為鋼筋混凝土異形柱結(jié)構(gòu)，在近20多年的研究和應(yīng)用過(guò)程中，鋼筋混凝土異形柱框架節(jié)點(diǎn)承載能力低、抗震性能差以及節(jié)點(diǎn)區(qū)梁柱鋼筋密集導(dǎo)致混凝土不容易澆筑密實(shí)等不足逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，這直接影響到其在高層及高烈度區(qū)的應(yīng)用。為了改善鋼筋混凝土異形柱框架節(jié)點(diǎn)的不足，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，同時(shí)完善型鋼混凝土異形柱結(jié)構(gòu)體系以及豐富型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，在課

2、題組已有研究的基礎(chǔ)上，對(duì)型鋼混凝土異形柱框架節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。主要研究?jī)?nèi)容及成果概括如下：
　　 (1)為了研究型鋼混凝土異形柱框架節(jié)點(diǎn)的破壞特征和抗震性能，進(jìn)行了9個(gè)中間層邊節(jié)點(diǎn)、4個(gè)角節(jié)點(diǎn)和4個(gè)中節(jié)點(diǎn)的低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，考慮了截面配鋼形式、軸壓比、翼緣外伸寬度以及節(jié)點(diǎn)核心區(qū)配鋼率(配筋率)等參數(shù)的變化。試驗(yàn)采用柱端加載的方式，觀察了各類型節(jié)點(diǎn)的破壞過(guò)程及破壞形態(tài)，并分析了試件的荷載一位移滯回曲線、骨架曲線、層間位移角

3、和位移延性以及耗能能力等力學(xué)特性。結(jié)果表明：SRC異形柱框架節(jié)點(diǎn)的典型破壞形態(tài)是節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切斜壓破壞和梁端彎剪破壞；滯回曲線飽滿，層間位移角延性系數(shù)及位移延性系數(shù)介于1.8～5.63，彈塑性極限層間位移角約為1/67～1/28，等效粘滯阻尼系數(shù)介于0.150～0.293，破壞時(shí)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的剪切角約為0.025～0.042。
　　 (2)通過(guò)分析試驗(yàn)得到的荷載一位移滯回曲線以及骨架曲線，提出了型鋼混凝土異形柱框架節(jié)點(diǎn)的恢復(fù)力模型

4、。即考慮屈服、極限以及破壞的剛度退化三線性模型，通過(guò)回歸試驗(yàn)數(shù)據(jù)，給出了骨架曲線各階段的剛度公式以及正反向卸載剛度退化規(guī)律，同時(shí)在分析滯回曲線的基礎(chǔ)上給出了加卸載滯回規(guī)則。
　　 (3)為了彌補(bǔ)試驗(yàn)中無(wú)法觀察到試件內(nèi)部的受力情況以及其它工況下試件的受力性能，利用非線性有限元軟件ABAQUS 6.8對(duì)本次試驗(yàn)試件進(jìn)行了模擬分析，得到了試件的變形圈、應(yīng)力圖以及荷載-位移骨架曲線.計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果符合較好。同時(shí)對(duì)承載力及延性影響因素

5、如翼緣中是否配置型鋼、翼緣伸出長(zhǎng)度以廈軸壓比進(jìn)行了補(bǔ)充計(jì)算。結(jié)果表明，翼緣中是否配置型鋼對(duì)邊節(jié)點(diǎn)和角節(jié)點(diǎn)的承載力影響不大，但對(duì)于中節(jié)點(diǎn)有一定影響；翼緣中配置型鋼的試件的延性總體上要優(yōu)于不配型鋼的試件。隨著翼緣伸出長(zhǎng)度的增加，試件的承載力逐漸增加，但增長(zhǎng)的幅度則逐漸減小，另外文中給出了翼緣伸出長(zhǎng)度影響系數(shù)；試件的變形能力隨翼緣伸出長(zhǎng)度的增加而逐漸增強(qiáng)。隨著軸壓比的增大，試件的承載力逐漸提高，但增長(zhǎng)幅度不大，而試件的延性逐漸變差，特別是當(dāng)軸

6、壓比大于0.6后，變形能力急劇下降。
　　 (4)在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，分析了節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受到的剪力和扭矩。給出了型鋼混凝土異形柱框架節(jié)點(diǎn)的抗剪機(jī)理并分析了各特征點(diǎn)處各抗力元件承擔(dān)的剪力。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的回歸，得到了型鋼混凝土異形柱框架節(jié)點(diǎn)的抗裂以及抗剪承載力計(jì)算公式。對(duì)于角節(jié)點(diǎn)，給出了剪扭作用下的受剪和受扭承載力計(jì)算公式，并給出了空腹式和實(shí)腹式配鋼的剪扭構(gòu)件計(jì)算模型的簡(jiǎn)化方式。
　　 (5)結(jié)合本次試驗(yàn)，給出了型鋼混凝土異