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新型鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)抗震性能研究與基本力學(xué)性能分析
隨著科技的發(fā)展和社會(huì)需求的變化,建筑結(jié)構(gòu)向高層次、高強(qiáng)度和組合結(jié)構(gòu)發(fā)展,結(jié)構(gòu)體系的選擇將根據(jù)建筑的外觀和功能效果以及可造性來決定,進(jìn)而使得結(jié)構(gòu)體系更為多樣化,結(jié)構(gòu)材料更具多樣性。在20世紀(jì)80年代以前,我國的高層建筑大多采用鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)形式,,但隨著建筑高度的不斷增加和使用功能的日趨復(fù)雜,單一的結(jié)構(gòu)形式已不能滿足建筑設(shè)計(jì)的要求。鋼.混凝土組合結(jié)構(gòu)同時(shí)具有鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),得到了迅速的發(fā)展和越來越廣泛的應(yīng)用,成為目前高層建筑領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用較多的一種結(jié)構(gòu)形式。
雖然鋼,混凝土組合結(jié)構(gòu)在我國得到迅速的發(fā)展和越來越廣泛的應(yīng)用,但目前國內(nèi)外大部分組合結(jié)構(gòu)還未經(jīng)過強(qiáng)震檢驗(yàn),對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的研究亦不夠充分。《新型鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)抗震性能研究與基本力學(xué)性能分析》采用理論分析、試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬等方法,對(duì)新型鋼.混凝土組合結(jié)構(gòu)的抗震性能、破壞模式、地震易損性以及新型雙鋼板混凝土組合結(jié)構(gòu)的受力和變形性能等問題進(jìn)行系統(tǒng)的研究。主要工作和取得的成果有: 。1)在已有方鋼管混凝土構(gòu)件試驗(yàn)和理論研究的基礎(chǔ)上,通過理論分析和大量的參數(shù)分析,提出了一種方鋼管混凝土柱塑性屈服面的快速確定方法。對(duì)現(xiàn)有方鋼管混凝土柱和鋼.混凝土組合梁的三折線彎矩.曲率關(guān)系曲線進(jìn)行了修正,提出了適用于鋼·混凝土組合梁和方鋼管混凝土柱彈塑性分析的四折線彎矩.曲率本構(gòu)曲線。 。2)在已有圓鋼管混凝土試驗(yàn)和理論研究的基礎(chǔ)上,分別采用纖維模型法和實(shí)體有限元法對(duì)圓鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力和動(dòng)力彈塑性對(duì)比分析,結(jié)果表明兩種模型化方法均具有較好的適用性,且是否考慮鋼管與核心混凝土間的黏結(jié)滑移對(duì)計(jì)算結(jié)果無明顯影響。該結(jié)論為纖維模型中鋼管與核心混凝土之間應(yīng)變協(xié)調(diào)符合平截面假定的合理性提供了一定的理論依據(jù)。 。3)進(jìn)行了鋼.混凝土組合框架結(jié)構(gòu)抗震性能分析,較為系統(tǒng)地對(duì)比了五種不同類型框架結(jié)構(gòu)的受力、變形性能以及破壞狀態(tài),為組合框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)提供參考。 。4)對(duì)鋼梁.圓鋼管混凝土柱框架結(jié)構(gòu)和組合梁,方鋼管混凝土柱框架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)柱弱梁問題進(jìn)行了分析,討論了柱和梁的極限彎矩比與梁柱線剛度比對(duì)結(jié)構(gòu)破壞機(jī)制的影響。提出了鋼管混凝土柱組合框架強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)公式,為組合框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供參考。 。5)給出了一種基于性能的結(jié)構(gòu)地震易損性分析方法。定義了結(jié)構(gòu)整體和樓層的四個(gè)極限破壞狀態(tài),提出了基于結(jié)構(gòu)極限破壞狀態(tài)確定結(jié)構(gòu)抗震性能水平限值的方法。對(duì)兩個(gè)不同類型的鋼,混凝土組合框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了地震易損性分析,對(duì)結(jié)構(gòu)的易損性能進(jìn)行了評(píng)估。討論了地震需求變異性的影響,研究了基于全概率和半概率的結(jié)構(gòu)地震易損性分析方法的差異和轉(zhuǎn)化關(guān)系。 。6)對(duì)組合框架.混凝土核心筒結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行了彈塑性地震反應(yīng)分析和參數(shù)影響分析。研究了框架伸臂梁連接方式,梁柱截面、核心筒厚度等參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)變形和受力性能的影響,探討了組合框架一混凝土核心筒結(jié)構(gòu)的地震破壞模式,分析了結(jié)構(gòu)變形和外框架剪力隨地震作用增大的變化規(guī)律,可為結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供參考。對(duì)比了Pushover方法和彈塑性時(shí)程方法計(jì)算結(jié)果的差別,討論了Pushover方法的適用性。 。7)進(jìn)行了8片雙鋼板.混凝土組合墻的軸心受壓試驗(yàn),研究了不同鋼材強(qiáng)度和栓釘間距對(duì)鋼板局部屈曲、整體破壞形態(tài)以及承載能力的影響規(guī)律。建立了組合剪力墻的有限元分析模型并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。在試驗(yàn)研究和數(shù)值分析的基礎(chǔ)上,對(duì)可能影響墻鋼板局部屈曲的各種因素進(jìn)行了參數(shù)影響分析。
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