內(nèi)嵌鋼板混凝土組合連梁抗震性能與設(shè)計方法研究項目摘要

針對傳統(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，并對其抗震性能和設(shè)計方法展開研究。采用試驗研究、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)造措施對節(jié)點破壞模式和抗震性能的影響，提出節(jié)點區(qū)鋼板錨固長度、栓釘或其他連接件設(shè)計計算方法。研究成果可為鋼板混凝土組合結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論及工程應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

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構(gòu)件，并以鋼筋混凝土連梁為主要對象進(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提高連梁延性和抗剪能力是有限的。 針對傳統(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，并對其抗震性能和設(shè)計方法展開研究。采用試驗研究、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算公式。研究成果可為鋼板混凝土組合結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論及工程應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。 2100433B

本項目提出帶鋼-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)計研究,擬采用結(jié)構(gòu)模型及節(jié)點的試驗研究、理論分析與計算機(jī)分析相結(jié)合的方法，提出破壞準(zhǔn)則、恢復(fù)力模型、計算模型，建立混合筒體結(jié)構(gòu)空間及簡化計算理論，在微機(jī)上實現(xiàn)混合筒體結(jié)構(gòu)的空間及簡化彈塑性靜、動力分析。通過試驗與參數(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、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)造對新型橋墩抗震性能的影響規(guī)律。同時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)度對箱形鋼橋墩的承載能力和延性性能的影響相對較小。 （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試件的變形能力影響較大，而對試件強(qiáng)度的影響相對較小。 （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，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)的計算公式。 通過本項目的研究，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