方鋼管混凝土組合異形柱框架抗震性能試驗(yàn)與有限元研究.pdf

1、近年來(lái)方鋼管混凝土組合異形柱框架結(jié)構(gòu)逐漸在多層住宅中推廣應(yīng)用，為了研究其抗震性能，本文對(duì)三榀兩層單跨的方鋼管混凝土組合異形柱-H型鋼梁框架在恒定軸壓力和往復(fù)水平力作用下的力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，主要考察不同的軸壓比和梁柱線剛度比對(duì)其力學(xué)性能的影響。由試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，方鋼管混凝土組合異形柱-H型鋼梁框架具有良好的耗能能力和延性，強(qiáng)度和剛度退化不明顯，具有良好的抗震性能。軸壓比的增加會(huì)降低試件的延性和耗能能力，但能增加試件的承載力；梁柱剛度比

2、的增加會(huì)增大試件的延性和耗能能力，減小承載力；而框架的剛度退化受梁柱線剛度比作用不明顯，會(huì)隨著軸壓比的增加略微加劇。
　　建立了兩種有限元模型，分別是有接觸單元和無(wú)接觸單元的有限元模型，并將兩種有限元模型與試驗(yàn)結(jié)果作對(duì)比。經(jīng)過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩種有限元模型的應(yīng)力變化基本同步，服從梁端首先形成塑性鉸，隨后柱腳屈服的破壞模式。有接觸單元的有限元模型比無(wú)接觸單元的有限元模型計(jì)算更精確，更符合試驗(yàn)規(guī)律。后使用無(wú)接觸單元建立了與試驗(yàn)試件完全相同的

3、有限元模型，將其計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果作對(duì)比，發(fā)現(xiàn)無(wú)接觸單元的有限元模型計(jì)算結(jié)果總體擬合較好，其計(jì)算所得承載力和延性都較試驗(yàn)結(jié)果略偏高。但有接觸單元的計(jì)算所需時(shí)間是無(wú)接觸單元的五倍，應(yīng)視所需計(jì)算精度和計(jì)算時(shí)間選取合適的計(jì)算模型。
　　使用經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證的有限元模型對(duì)SCFST框架進(jìn)行參數(shù)化分析，考察其在不同軸壓比作用下的力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)所有框架都有很好的耗能能力和延性，但當(dāng)軸壓比達(dá)到0.6時(shí)，柱腳會(huì)先于梁端屈服。隨軸壓比的增加框架的耗能能力

4、、延性和承載力都會(huì)降低。通過(guò)改變梁尺寸和跨度的方法改變框架的梁柱線剛度比，對(duì)比6個(gè)不同梁柱線剛度比的SCFST框架，發(fā)現(xiàn)框架的承載力和延性隨著線剛度比的增加而增大，并且加大梁高是提高框架承載力更有效途徑，減小跨度是加大試件延性更有效的方法。通過(guò)五個(gè)不同加勁肋間距的框架在滯回荷載下的分析發(fā)現(xiàn)，加勁肋間距較大的試件，連接板在位移較大會(huì)大面積屈服，而加勁肋間距較密的構(gòu)件，會(huì)造成連接板受力不均勻，在節(jié)點(diǎn)處應(yīng)力較大，因此從分析結(jié)果可以認(rèn)為加勁肋間