轴压比对型钢高强混凝土中间层中节点抗震性能影响的试验研究

论文摘要

型钢高强混凝土结构不仅具有承载力高、刚度大、抗震性能好、延性好、防火性能高的普通型钢混凝土结构的优点,而且可以有效地减小构件的截面,增大使用空间,减小结构自重,增加房屋高度和增大跨度,提高单位面积的承载力和经济效益。这一系列优点都将促使高强高性能混凝土在型钢混凝土结构中的大量应用。国内外大量的震害表明:框架节点是框架传力的枢纽,是保证结构承载力和刚度的重要部位,是建筑结构抗震中的一个关键部位,节点破坏往往是导致整个框架破坏的关键原因之一,因而对节点的研究在国内外引起了广泛重视。随着型钢混凝土结构体系的发展和应用,有关其节点性能的研究也越来越广泛。由于节点受力及构造复杂,加之高强混凝土本身的脆性等,使得型钢高强高性能混凝土框架节点的理论研究滞后于实际工程应用,目前国内外关于其抗震性能的研究还很少。本文通过两个按照“强构件,弱节点”进行设计,混凝土强度为分别为76.0MPa与77.1MPa的型钢高强混凝土中节点试件的低周反复加载试验,分析了型钢高强混凝土框架节点的受力特点,得到型钢高强混凝土节点在不同轴压比下的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能指标、强度衰减规律和粘结应力的退化等,并在此基础上探讨了轴压比对节点抗震性能的影响;最后由试验结果,给出今后型钢高强混凝土节点抗震研究的建议。研究成果为型钢高强高性能混凝土结构的弹塑性地震反应分析提供了前提条件,并为合理建立型钢高强高性能混凝土节点的计算理论和设计方法提供理论依据,将促进这种优越的抗震结构体系的推广和应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 型钢混凝土结构的种类和特点
• 1.2.1 型钢混凝土结构的种类
• 1.2.2 型钢混凝土节点的连接形式及构造
• 1.2.3 型钢混凝土结构的特点
• 1.3 型钢混凝土结构的研究发展与应用状况
• 1.3.1 型钢混凝土结构在日本的研究发展状况
• 1.3.2 型钢混凝土结构在欧美的研究发展状况
• 1.3.3 型钢混凝土结构在前苏联的研究发展状况
• 1.3.4 型钢混凝土结构在我国的研究发展状况
• 1.4 型钢混凝土节点研究现状与抗震性能研究
• 1.4.1 国外型钢混凝土节点的研究现状
• 1.4.2 国内型钢混凝土节点的研究现状
• 1.4.3 型钢混凝土结构梁柱节点抗震性能研究
• 1.5 本文的主要研究工作
• 2 试验设计
• 2.1 试验目的
• 2.2 试验设计
• 2.2.1 模型选取
• 2.2.2 试件设计
• 2.3 试验参数确定
• 2.3.1 高强混凝土的配置
• 2.3.2 钢材性能
• 2.4 竖向荷载的确定
• 2.4.1 型钢混凝土柱试验轴压比与设计轴压比之间的换算关系
• 2.4.2 竖向荷载确定
• 2.5 试验加载方案
• 2.5.1 试验加载装置
• 2.5.2 试验加载制度
• 2.5.3 试验终止
• 2.6 量测的内容及方法
• 2.6.1 量测的内容
• 2.6.2 量测的方法
• 3 试验的主要结果
• 3.1 试件SJ-3
• 3.1.1 试件SJ-3 的试验现象
• 3.1.2 试件SJ-3 的主要测量结果
• 3.2 试件SJ-4
• 3.2.1 试件SJ-4 的试验现象
• 3.2.2 试件SJ-4 的主要测量结果
• 3.3 试件现象总结
• 4 试验结果分析
• 4.1 滞回曲线
• 4.2 骨架曲线
• 4.3 耗能性能
• 4.4 延性
• 4.5 强度衰减
• 4.6 受剪能力
• 4.6.1 核心区总剪力的计算
• 4.6.2 核心区箍筋剪力的计算
• 4.6.3 型钢腹板剪力的计算
• 4.6.4 核心区混凝土剪力的计算
• 4.7 节点核心区组成部分剪力分配
• 5 反复荷载作用下型钢高强混凝土节点的粘结应力探索
• 5.1 型钢混凝土粘结性能的研究概况
• 5.2 型钢与混凝土之间的粘结机理
• 5.4 型钢混凝土结构中粘结应力的计算
• 5.4.1 基本假定
• 5.4.2 粘结应力的基本方程
• 5.5 荷载下降阶段粘结应力的分布
• 5.6 荷载上升阶段粘结应力的分布
• 5.6.1 型钢翼缘等效应力的分布曲线
• 5.6.2 型钢翼缘粘结应力的分布规律
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 对后续工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录