鋼—混凝土混合結(jié)構(gòu)中半剛性組合連接的性能與設計項目摘要

鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)兼有鋼結(jié)構(gòu)施工速度快和混凝土結(jié)構(gòu)剛度大、成本低等優(yōu)點，是一種與我國國情相符合的高層建筑結(jié)構(gòu)形式，大量用于我國的高層建筑特別是超高層建筑結(jié)構(gòu)中。典型的鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)是外框架采用鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，形成鋼框架-混凝土核心筒體系。連梁與鋼筋混凝土以及框架之間的連接是保證框架與筒體共同工作的關(guān)鍵部位。本項目擬運用試驗研究、數(shù)值模擬與理論分析相結(jié)合的方法，首次對鋼-混凝土半剛性平端板連接組合節(jié)點在彎矩和拉力共同作用下的破壞模式、工作機理、極限強度與變形、延性等性能展開系統(tǒng)研究，提出了該類組合節(jié)點的彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系計算公式，給出連接彎矩－拉力相關(guān)關(guān)系曲線，給出拉力和彎矩共同作用下的平端板連接組合節(jié)點設計方法.

本項目主要對高層結(jié)構(gòu)中半剛性梁-柱連接和梁-墻連接的往復彎矩荷載下的滯回性能進行研究。設計制作了4個鋼-混凝土組合梁與鋼柱之間齊平式端板連接組合節(jié)點試件和4個鋼梁與鋼柱之間齊平式端板連接和5個鋼梁與鋼筋混凝土墻之間的連接，完成了其在無軸力、梁端受10%Nb軸向拉力、受20%Nb軸向拉力和受10%Nb軸向壓力情況下受往復彎矩荷載的擬靜力試驗；采用考慮幾何非線性、材料非線性和接觸非線性的三維有限元方法對試件進行數(shù)值模擬和分析；并在此基礎(chǔ)上，利用組建法建立了相應的理論分析模型。結(jié)果表明，梁端軸向拉力加劇了試件的變形和破壞，使其承載力、剛度及耗能能力等均有一定程度的降低，并且隨著拉力的增大降低幅度增大；梁端軸向壓力在前期延緩試件變形及破壞，但當試件變形較大時，壓力產(chǎn)生的二階效應將使試件提前破壞，試件的剛度和強度退化較快；無論梁端存在軸向拉力還是壓力，試件的延性均有明顯降低，其總耗能能力下降。 2100433B

半剛性連接鋼框架因具有抗震性能好、制作工廠化、安裝裝配化、焊接缺陷少、施工速度快等優(yōu)點，在現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)住宅和多層鋼結(jié)構(gòu)及鋼框架-混凝土核心筒混合結(jié)構(gòu)中得到廣泛應用。但在我國現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范和抗震設計規(guī)范中，只原則性地提到要考慮半剛性連接對鋼框架內(nèi)力和變形的影響，并未對這類框架的分析和設計作出具體的規(guī)定，存在著明顯的不足。本項目將對半剛性連接鋼框架的靜動力性能進行系統(tǒng)的試驗研究和理論分析。重點研究上下翼緣角鋼連接、腹板帶雙角鋼的上下翼緣角鋼連接及上下翼緣T型鋼連接的彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系和初始剛度，研究連接螺栓及型鋼的滑移和挫動、連接型鋼的局部塑性變形、連接螺栓與連接型鋼及構(gòu)件之間的承壓接觸引起的擠壓變形和應力集中等半剛性連接特性對鋼框架受力性能、動力響應、恢復力特性及耗能性能的影響。在充分了解該類結(jié)構(gòu)受力變形性能的基礎(chǔ)上，提出其合理的分析理論及設計計算方法，為完善這類結(jié)構(gòu)的設計理論提供可靠依據(jù)。 2100433B

《鋼結(jié)構(gòu)半剛性連接設計理論及其工程應用》重點介紹了作者王燕長期在鋼結(jié)構(gòu)半剛性連接的基礎(chǔ)理論和設計方法等方面進行研究的一些成果，具體內(nèi)容包括半剛性連接的轉(zhuǎn)動剛度和結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析、外伸端板撬力作用、背板加強型節(jié)點設計、高強度螺栓承受拉力作用分析、半剛性連接結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能以及動力和抗震性能六個方面。內(nèi)容系統(tǒng)、全面、新穎。