型鋼高強高性能混凝土框架節(jié)點抗震性能及設(shè)計計算理論研究.pdf

1、型鋼高強高性能混凝土結(jié)構(gòu)作為高技術(shù)混凝土材料和新型結(jié)構(gòu)體系的有機結(jié)合，具有優(yōu)良抗震性能和耐久性能。本文針對型鋼高強高性能混凝土框架節(jié)點進行了系統(tǒng)研究，主要研究內(nèi)容及成果概括如下:
　　 (1)從提高結(jié)構(gòu)耐久性及改善型鋼與混凝土之間粘結(jié)性能的角度研制了適用于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的高強高性能混凝土。深入分析了混凝土高強高性能化的技術(shù)途徑，進行了大量的混凝土配合比試驗，并基于型鋼混凝土粘結(jié)滑移理論，以混凝土經(jīng)濟成本和混凝土與型鋼的協(xié)同工作能

2、力為目標函數(shù)，進行了非線性多目標混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計。對所研制的高強高性能混凝土的拌合物性能、破壞特征及力學性能進行了試驗研究，綜合己有研究成果確定了其應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)模型，并對高強高性能混凝土耐久性及其試驗方法進行了分析。
　　 (2)對于可能在工程結(jié)構(gòu)中大規(guī)模使用的C60、毛100強度等級的混凝土，進行了5榻型鋼高強高性能混凝土框架中節(jié)點在低周反復荷載作用下的試驗研究，試驗參數(shù)考慮了混凝土強度和柱軸壓比的變化。通過試驗實測的荷載

3、位移水平、應(yīng)力分布及裂縫開展情況研究了節(jié)點的破壞過程、破壞機理、承載能力、延性及耗能性能，提出了型鋼高強高性能混凝土框架節(jié)點在低周反復水平荷載作用下的裂縫模式，探討了混凝土強度和軸壓比對節(jié)點受力性能的影響。試驗結(jié)果表明，盡管節(jié)點核心區(qū)最終發(fā)生剪切破壞，各試件仍然具有良好的延性和耗能能力，說明該類節(jié)點具有良好的抗震性能。
　　 (3)根據(jù)試驗所得的滯回曲線和骨架曲線，分析節(jié)點的滯回規(guī)律及恢復力特性，提出了適合于型鋼高強高性能混凝土

4、框架節(jié)點的恢復力模型，為節(jié)點抗震性能研究和非線性地震反應(yīng)時程分析提供科學的理論基礎(chǔ)。根據(jù)不同荷載水平下的變形和滯回耗能性能，對節(jié)點試件的損傷性能進行了分析比較，確定影響節(jié)點損傷的因素，對試驗框架節(jié)點的損傷指數(shù)進行了分析計算，并對試驗研究結(jié)果進行了損傷量化，提出了適合于型鋼高強高性能混凝土框架節(jié)點的基于變形和累積耗能非線性組合的地震損傷模型。
　　 (4)采用分離式三維實體模型，考慮各種材料的非線性及型鋼與混凝土之間的粘結(jié)滑移，對

5、型鋼高強高性能混凝土框架節(jié)點試件進行了有限元分析;通過合理的單元選取及網(wǎng)格劃分，較為精確地分析了節(jié)點在單調(diào)和低周反復荷載作用下的受力性能，特別是節(jié)點核心區(qū)應(yīng)變分布，以彌補試驗研究中無法直觀了解細部受力情況的缺陷。將有限元分析結(jié)果與試驗研究進行了對比驗證，并考察了混凝土強度和軸壓比對節(jié)點受力性能的影響。通過有限元模型參數(shù)的調(diào)整進行了數(shù)值模擬，定量分析了高強度混凝土脆性對節(jié)點抗剪承載能力的影響。
　　 (5)基于試驗研究和有限元分析