低周反復(fù)荷載下SRC-RC轉(zhuǎn)換柱基本受力行為與抗震性能研究.pdf

1、型鋼混凝土構(gòu)件由于配置有型鋼，不僅強度、剛度明顯增加，而且延性獲得很大的提高，從而組成了抗震性能很好的型鋼混凝土組臺結(jié)構(gòu)。另一方面，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)由于較高的配鋼率造成工程造價相對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)較高，制約了它在一般多層和小高層建筑中的應(yīng)用，即使是高層和超高層建筑，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)也主要用在一些經(jīng)濟較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，在經(jīng)濟欠發(fā)達(dá)地區(qū)，工程造價是影響一種結(jié)構(gòu)推廣應(yīng)用的重要因素。SRC-RC豎向混合結(jié)構(gòu)在軸力較大的底部數(shù)層采用SRC柱、軸力相對較

2、小的上部樓層采用RC柱，這樣在避免建筑物底部出現(xiàn)短柱、改善結(jié)構(gòu)抗震性能的同時不會明顯增加建筑成本，使SRC結(jié)構(gòu)和RC結(jié)構(gòu)各自發(fā)揮其優(yōu)勢，較完全采用SRC結(jié)構(gòu)具有更好的經(jīng)濟效益。
　　 SRC-RC混合框架存在著從型鋼混凝土柱到鋼筋混凝土柱的轉(zhuǎn)換，樓層承載力和剛度沿豎向均存在突變，容易形成薄弱層。為了綜合分析SRC-RC豎向混合框架的抗震性能、尋找合理的豎向轉(zhuǎn)換方式，共進(jìn)行了7個工況的靜力非線性計算。混合結(jié)構(gòu)采用整層過渡方式，這是

3、我國相關(guān)規(guī)程所要求的轉(zhuǎn)換方式。為了更好的發(fā)揮SRC-RC豎向混合框架的抗震性能，應(yīng)采取必要的措施避免薄弱層的出現(xiàn)，并且對可能出現(xiàn)薄弱層的位置適當(dāng)加強。保證底部具有一定數(shù)量的。SRC樓層，其層數(shù)與結(jié)構(gòu)總層數(shù)的比值根據(jù)實際計算確定，但不應(yīng)小于1/3，使梁鉸側(cè)移機制得以實現(xiàn)：適當(dāng)增加RC部分底層或底部數(shù)層的縱筋數(shù)量，減小與RC柱鄰接的SRC柱的配鋼率，借以實現(xiàn)強度和剛度的分級遞減，使SRC柱到RC柱的過渡易于實現(xiàn)。
　　 通過21根S

4、RC-RC轉(zhuǎn)換柱試件以及1根鋼筋混凝土對比試件的低周反復(fù)荷載試驗，觀察并分析了轉(zhuǎn)換柱試件的受力過程、破壞形態(tài)和特點，研究了荷載—位移滯回曲線、抗剪承載力、延性性能、側(cè)移角、耗能能力、強度退化率和剛度等基本受力性能，掌握了轉(zhuǎn)換柱的抗震性能和影響抗震性能的主要因素，為SRC-RC豎向混合結(jié)構(gòu)的更廣泛應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。
　　 SRC-RC轉(zhuǎn)換柱中型鋼的延伸長度和配鋼方式是決定構(gòu)件抗震性能的主要因素，也是眾多學(xué)者普遍關(guān)心的問題。咀日本

5、學(xué)者完成的SRC-RC轉(zhuǎn)換柱抗震性能試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)給出了型鋼的最小延伸長度限值，型鋼的最小延伸長度可以保證柱底型鋼在受力過程中達(dá)到彎曲屈服狀態(tài)。型鋼的最小延伸長度是為了保證型鋼能夠充分發(fā)揮作用的最基本要求，但不能保證SRC-RC轉(zhuǎn)換柱處于最佳的工作狀態(tài)，因此基于考慮以下四個方面確定了型鋼的合理延伸長度：(1)轉(zhuǎn)換柱具有能夠保證工程應(yīng)用的抗震延性；(2)型鋼承擔(dān)的剪力最?。?3)型鋼截斷位置偏離潛在的塑性鉸區(qū)域；(4)型鋼截斷截面彎矩最小

6、。
　　 型鋼的局部存在是導(dǎo)致轉(zhuǎn)換柱產(chǎn)生類似于鋼筋混凝土短柱剪切破壞的根本原因，因此降低型鋼的配鋼率可以改善轉(zhuǎn)換柱的延性性能和變形能力。通過對試驗數(shù)據(jù)的分析可知，以《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)為依據(jù)，按照鋼筋混凝土柱進(jìn)行正常配箍的SRC-RC轉(zhuǎn)換柱配鋼率不應(yīng)超過4％，對于箍筋加密的轉(zhuǎn)換柱構(gòu)件配鋼率不宜大于6％,不得超過8％。由于SRC-RC轉(zhuǎn)換柱在構(gòu)造形式上的特殊性，以位移延性系數(shù)μ≥3和極限側(cè)移角Ru≥0.

7、02作為確定SRC-RC轉(zhuǎn)換柱的軸壓比限值的基本要求。根據(jù)轉(zhuǎn)換柱的破壞特點和破壞位置的不同，分別給出了適用于不同破壞方式的軸壓比限值。
　　 分析了不同因素對SRC-RC轉(zhuǎn)換柱抗剪承載力的影響。根據(jù)不同破壞形態(tài)轉(zhuǎn)換柱的抗剪機理，提出了分別適用于粘結(jié)破壞、剪切破壞和彎曲破壞的抗剪承載力計算公式，計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合。為了便于工程應(yīng)用，提出了等效剪跨比的概念，并以此為基礎(chǔ)給出了應(yīng)用方便并且概念清晰的SRC-RC轉(zhuǎn)換柱抗剪承載能力的