桁架式SRC梁—RC柱組合節(jié)點抗震性能及設計方法研究.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構構件，改變了傳統(tǒng)的空腹格構式型鋼混凝土結構形式：型鋼為角鋼放置在構件的四角，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，構成桁架式鋼骨混凝土框架梁構件。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式角鋼骨架，型鋼位置可根據實際工程進行位置及尺寸調整。在節(jié)點核心區(qū)域及梁端部用交叉腹桿連接上、下型鋼，相當于一被動抗震耗能裝置，

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)梁應用于組合結構中，與普通鋼筋混凝土(RC)柱組成的組合節(jié)點的抗震性能及設計計算理論進行了系統(tǒng)研究，主要研究內容及成果概括如下：
　　 為研究該結構構件的力學及抗震性能，共對12個桁架式SRC梁-RC柱組合邊節(jié)點在低周反復荷載作用下進行了試驗研究。試件考慮了型鋼、角鋼和軸壓比三個因素的變化。試驗觀察了構件破壞過程，測得了節(jié)點梁端荷載-位移曲線和骨架曲線以及各階段的應變、荷

3、載和位移值，并分析了節(jié)點的延性、能量耗散能力、抗剪性能。試驗研究表明，該節(jié)點形式具有很好的延性和能量耗散能力，證明在節(jié)點區(qū)及梁端配有交叉腹桿的桁架式鋼骨混凝土梁結構節(jié)點連接方式是可靠的，節(jié)點能夠有效傳遞彎矩和剪力。
　　 在試驗研究的基礎上建立了恢復力模型，模型能夠很好符合試驗結果。同時建立了節(jié)點地震損傷模型，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)點損傷的累積發(fā)展過程和規(guī)律，通過損傷模型計算的

4、損傷結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)點損傷發(fā)展的影響。結果表明：加載后期，軸壓比大、含鋼率高或交叉腹桿強的節(jié)點具有更大的損傷值。上述建立的模型為節(jié)點非線性地震反應時程分析和損傷評估提供了科學理論基礎。
　　 根據試驗結果，型鋼骨架與混凝土之間在完全破壞前不產生粘結滑移，同時考慮各種材料的非線性，對桁架式鋼骨混凝土框架梁節(jié)點和框架試件進行了有限元分析；比較精確地模擬分析了在低周反復荷載作用下節(jié)點的受力性

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

6、結果，確定了節(jié)點各組成部分的抗剪貢獻，對節(jié)點核心區(qū)受力及傳力機理進行了分析，并定量分析了各部分在不同受力階段的節(jié)點抗剪能力的組成?？紤]軸壓比、箍筋及交叉腹桿對節(jié)點抗剪承載能力的影響，并確定了節(jié)點抗剪計算中混凝土強度影響系數，提出了架式SRC梁-RC柱組合邊節(jié)點的抗裂、抗剪承載力計算公式。
　　 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行了試驗研究，采用擬靜力試驗方法，實測框架結構的頂端位移-荷載、柱底總荷載-

7、頂端位移曲線等。通過試驗，對上述兩榀框架在地震中的破壞特點、耗能性能、延性指標進行了分析。在低周反復荷載作用下，分析框架結構由于損傷累積引起結構整體剛度和強度的變化，結果表明該框架結構具有良好的彈性工作性能、延性及耗能性能，安全儲備較高，可應用于地震烈度為8度以上地區(qū)。
　　 綜合以上試驗及有限元分析結果，提出了桁架式鋼骨混凝土框架梁基于抗震性能的設計計算理論。并對節(jié)點的構造形式和構造措施給出了相關建議。同時對桁架式鋼骨混凝土梁