內(nèi)嵌鋼板混凝土組合連梁抗震性能與設(shè)計(jì)方法研究

連梁作為核心筒的第一道抗震防線，一直是國內(nèi)外科研工作者研究的重點(diǎn)構(gòu)件，并以鋼筋混凝土連梁為主要對(duì)象進(jìn)行了大量的研究。但研究結(jié)果表明，鋼筋混凝土連梁在各種新型配筋方案下，雖然綜合抗震性能有所提高，但仍存在抗剪能力不足，剪切破壞嚴(yán)重，且滯回曲線具有明顯的捏縮效應(yīng)等問題，僅通過提高箍筋量和配筋形式對(duì)提高連梁延性和抗剪能力是有限的。 針對(duì)傳統(tǒng)剪力墻連梁抗剪能力不足、延性變形性能差且施工復(fù)雜等問題，利用鋼板良好的塑性變形能力和屈服后不同拉力場特性，替代抗剪鋼筋或交叉暗柱是提高連梁受力性能的一種有效措施。設(shè)計(jì)和改進(jìn)內(nèi)嵌鋼板混凝土組合連梁的構(gòu)造措施，提出鋼板混凝土組合連梁，并對(duì)其抗震性能和設(shè)計(jì)方法展開研究。采用試驗(yàn)研究、理論分析和數(shù)值模擬等手段，分析配板率、縱筋配筋率、配板形式等對(duì)組合連梁破壞機(jī)理和抗震性能的影響，提出連梁恢復(fù)力特性曲線，揭示鋼板配置對(duì)連梁延性和耗能的影響。在參數(shù)分析基礎(chǔ)上，建立組合連梁受彎和受剪承載力計(jì)算公式。研究成果可為鋼板混凝土組合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論及工程應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。 2100433B

針對(duì)傳統(tǒng)剪力墻連梁抗剪能力不足、延性變形性能差且施工復(fù)雜等問題，利用鋼板良好的塑性變形能力和屈服后不同拉力場特性，替代抗剪鋼筋或交叉暗柱是提高連梁受力性能的一種有效措施。設(shè)計(jì)和改進(jìn)內(nèi)嵌鋼板混凝土組合連梁的構(gòu)造措施，提出內(nèi)嵌雙鋼板混凝土組合連梁，并對(duì)其抗震性能和設(shè)計(jì)方法展開研究。采用試驗(yàn)研究、理論分析和數(shù)值模擬等手段，分析鋼板厚度、高厚比、栓釘布置等對(duì)組合連梁破壞機(jī)理和抗震性能的影響，提出連梁恢復(fù)力特性曲線，揭示鋼板屈曲后形成的不同拉力場分布和屈曲模態(tài)對(duì)連梁延性和耗能的影響機(jī)理。在參數(shù)分析基礎(chǔ)上，建立組合連梁受彎和受剪承載力計(jì)算公式和抗剪理論模型。研究組合連梁各性能水準(zhǔn)下的位移角限值或其他性能指標(biāo)限值。通過數(shù)值模擬和理論分析，研究不同構(gòu)造措施對(duì)節(jié)點(diǎn)破壞模式和抗震性能的影響，提出節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼板錨固長度、栓釘或其他連接件設(shè)計(jì)計(jì)算方法。研究成果可為鋼板混凝土組合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論及工程應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

本項(xiàng)目提出帶鋼-砼組合連梁的新型混合筒體結(jié)構(gòu)，進(jìn)行新型帶鋼-砼組合連梁混合雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)及帶鋼-砼組合連梁的新型混合筒體結(jié)構(gòu)抗震性能與設(shè)計(jì)研究,擬采用結(jié)構(gòu)模型及節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)研究、理論分析與計(jì)算機(jī)分析相結(jié)合的方法，提出破壞準(zhǔn)則、恢復(fù)力模型、計(jì)算模型，建立混合筒體結(jié)構(gòu)空間及簡化計(jì)算理論，在微機(jī)上實(shí)現(xiàn)混合筒體結(jié)構(gòu)的空間及簡化彈塑性靜、動(dòng)力分析。通過試驗(yàn)與參數(shù)研究，找出影響新型混合雙肢剪力墻、新型混合筒體抗

傳統(tǒng)的鋼筋混凝土橋墩由于自重大且延性差，在較強(qiáng)地震作用下易損壞，且難以修復(fù)?；趽p傷控制理論，研發(fā)出新型內(nèi)嵌耗能殼板的箱形鋼橋墩，可提升城市抗震救災(zāi)能力，并能顯著降低施工對(duì)城市生態(tài)環(huán)境和交通的不利影響。 為研究內(nèi)嵌耗能殼板新型箱形鋼橋墩的抗震性能，開展了新型箱形鋼橋墩的擬靜力試驗(yàn)、數(shù)值模擬和理論分析工作。分析了三向地震耦合作用、軸壓比、長細(xì)比、截面高寬比、壁板寬厚比、內(nèi)嵌殼板等構(gòu)造對(duì)新型橋墩抗震性能的影響規(guī)律。同時(shí)探討了新型箱形鋼橋墩根部耗能區(qū)的軸壓屈曲機(jī)理和變形性能，并研究了箱形偏心壓彎鋼柱的抗震性能。在試驗(yàn)研究和理論分析的基礎(chǔ)上，提出了新型箱形鋼橋墩的抗震設(shè)計(jì)建議公式。研究得出以下主要結(jié)論： （1）設(shè)置內(nèi)嵌殼板后，新型箱形鋼橋墩的承載能力和極限位移都有增大；骨架曲線下降段也變平緩，箱形鋼橋墩的變形能力增強(qiáng)，延性更好。 （2）軸壓比和內(nèi)嵌殼板的橫向加勁肋間距對(duì)新型箱形鋼橋墩抗震性能的影響較為顯著。軸壓比和內(nèi)嵌殼板的橫向加勁肋間距越小，試件的承載能力和極限位移越大，骨架曲線下降段越平緩，箱形鋼橋墩的變形能力和延性越好。 （3）設(shè)置壁板縱肋和增大內(nèi)嵌殼板強(qiáng)度對(duì)箱形鋼橋墩的承載能力和延性性能的影響相對(duì)較小。 （4）考慮三向地震耦合作用后，試件滯回曲線包圍的面積將減小，試件耗能能力將降低。三向地震耦合作用對(duì)試件的變形能力影響較大，而對(duì)試件強(qiáng)度的影響相對(duì)較小。 （5）內(nèi)嵌殼板可有效提高箱形鋼橋墩的承載能力和變形能力，內(nèi)嵌殼板厚度、壁板寬厚比、軸壓比和長細(xì)比對(duì)新型鋼橋墩抗震性能的影響較為顯著。 （6）為便于新型箱形鋼橋墩的抗震設(shè)計(jì)，在理論分析和數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，建立了根部內(nèi)嵌殼板耗能區(qū)的最小高度、軸力與彎矩相關(guān)穩(wěn)定承載力及位移延性系數(shù)的計(jì)算公式。 通過本項(xiàng)目的研究，獲得了內(nèi)嵌耗能殼板箱形鋼橋墩的屈曲傳力機(jī)理、抗震性能和設(shè)計(jì)方法，為新型箱形鋼橋墩的工程應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。 2100433B