SRC柱-鋼梁混合框架抗震性能與設計方法研究

SRC柱-鋼梁混合框架是一種廣泛應用于高層建筑的框架結構形式。本項目針對SRC柱-鋼梁混合框架抗震理論研究落后于實踐的現狀，采用理論、試驗和有限元模擬相結合的方法，對其抗震性能和設計方法進行了研究，探討了該框架的破壞模式、承載力、延性、耗能等抗震性能。試驗表明， 試件在加載的過程中都經歷了彈性-塑性-極限承載力-破壞等四個階段，節(jié)點核心區(qū)域剪切變形嚴重，且鋼梁翼緣發(fā)生屈曲破壞，表現為節(jié)點剪切破壞和梁端彎曲破壞兩種。試件整體的滯回曲線呈梭形，比較飽滿，呈現出良好的耗能能力。全部試件的位移延性系數在3.91~6.90的范圍內，約為純鋼框架節(jié)點的 2.5~4.5倍，表明鋼-混凝土組合框架節(jié)點具有良好的延性，整體抗震性能優(yōu)良。軸壓比的增加會降低構件的位移延性；節(jié)點處增設X筋對于結構整體耗能影響不大，但能夠有效地延緩混凝土的開裂，提高節(jié)點區(qū)混凝土的抗裂度。另外，是否考慮混凝土樓板空間作用對結構抗震能力影響較大，增加樓板的寬度能有效地提高構件的承載能力。最后通過試件抗剪承載力實測值與規(guī)范提供公式值比較，表明目前規(guī)范提供的抗剪承載力計算過于保守安全，建議適當增大混凝土抗剪承載力計算值，減小軸壓力的有利影響。 2100433B

SRC柱-鋼梁混合框架結構因具有顯著的經濟效益和便捷的施工工藝，近年來被越來越多的應用于高層建筑中。本項目基于SRC柱-鋼梁混合框架理論研究遠落后與工程實踐的現狀，結合當前的研究趨勢、試驗方法和有限元技術，對其抗震性能和設計方法進行研究。探討該混合框架結構形式的主要受力機理和關鍵影響參數，開發(fā)SRC構件桿系有限元模型模擬方法，建立混合框架結構梁-殼混合精細化模型來研究樓板空間作用的影響，并最終實現適合混合框架大規(guī)模計算的高效全桿系彈塑性參數化模型；對一榀1/3比例混合框架模型進行低周反復荷載試驗，根據試驗結果和大量彈塑性分析數據，掌握混合框架破壞模式、承載能力、變形規(guī)律、剛度退化、耗能能力等抗震性能；在此基礎上提出混合框架簡化設計方法，確定關鍵設計指標，從而完善相關規(guī)范條文，為混合框架在高層中的可靠應用提供基礎依據。

本項目研究工作按計劃完成。 基于項目研究需要，開展了多類鋼管混凝土疊合柱-鋼梁節(jié)點抗震性能試驗研究，具體包括：(1) 不同連接類型的鋼管混凝土疊合柱-鋼梁節(jié)點抗震性能試驗。分析了環(huán)板連接寬度對節(jié)點抗震性能的影響。（2）鋼管混凝土疊合柱-鋼梁平面節(jié)點抗震性能試驗。分析了關鍵參數，如軸壓比、梁-柱線剛度比和承載力比對節(jié)點破壞模態(tài)和承載能力的影響。（3）鋼管混凝土疊合柱-鋼梁空間節(jié)點抗震性能試驗。研究了空間節(jié)點的破壞形態(tài)、承載能力和內力、變形發(fā)展規(guī)律。建立了考慮材料在往復荷載下的損傷、不同部位材料本構和鋼-混凝土相互作用的節(jié)點精細化有限元分析模型，并用典型試驗結果進行了驗證。利用驗證的有限元模型，分析了關鍵參數影響因素，如核心區(qū)軸壓比、節(jié)點核心區(qū)性質，連接構造、樓板等對鋼管混凝土疊合柱-鋼梁節(jié)點抗震性能的影響。提出了該類節(jié)點的傳力機理和關鍵參數影響規(guī)律。通過參數分析，提出了鋼管混凝土疊合構件剛度和變形簡化計算方法，建立了鋼管混凝土疊合構件的荷載-變形滯回關系模型，用于鋼管混凝土疊合柱-鋼梁節(jié)點宏觀單元的建立。此外結合項目實際需求，還開展了鋼管混凝土斜柱-鋼梁連接節(jié)點的抗震性能試驗，以及鋼管混凝土構件拉彎性能試驗，研究其承載力實用計算方法。綜合上述研究成果，提出了鋼管混凝土疊合柱-鋼梁節(jié)點的抗震性能評價方法以及設計建議。 本項目的研究成果可為有關工程應用和設計規(guī)程的制訂提供依據。結合項目研究工作，發(fā)表或收錄期刊論文4篇（均為國際SCI期刊論文），重要國際和國內會議論文4篇（EI收錄1篇），其中1篇會議論文獲第24屆全國結構工程學術會議優(yōu)秀論文一等獎。獲得授權國家實用新型專利2項。本項目研究有博士研究生1名和碩士研究生2名參加了工作。 2100433B

本項目提出帶鋼-砼組合連梁的新型混合筒體結構，進行新型帶鋼-砼組合連梁混合雙肢剪力墻結構及帶鋼-砼組合連梁的新型混合筒體結構抗震性能與設計研究,擬采用結構模型及節(jié)點的試驗研究、理論分析與計算機分析相結合的方法，提出破壞準則、恢復力模型、計算模型，建立混合筒體結構空間及簡化計算理論，在微機上實現混合筒體結構的空間及簡化彈塑性靜、動力分析。通過試驗與參數研究，找出影響新型混合雙肢剪力墻、新型混合筒體抗