低周反復荷載下SRC-RC轉換柱基本受力行為與抗震性能研究.pdf

1、型鋼混凝土構件由于配置有型鋼，不僅強度、剛度明顯增加，而且延性獲得很大的提高，從而組成了抗震性能很好的型鋼混凝土組臺結構。另一方面，型鋼混凝土結構由于較高的配鋼率造成工程造價相對于鋼筋混凝土結構較高，制約了它在一般多層和小高層建筑中的應用，即使是高層和超高層建筑，型鋼混凝土結構也主要用在一些經濟較為發(fā)達的地區(qū)，在經濟欠發(fā)達地區(qū)，工程造價是影響一種結構推廣應用的重要因素。SRC-RC豎向混合結構在軸力較大的底部數(shù)層采用SRC柱、軸力相對較

2、小的上部樓層采用RC柱，這樣在避免建筑物底部出現(xiàn)短柱、改善結構抗震性能的同時不會明顯增加建筑成本，使SRC結構和RC結構各自發(fā)揮其優(yōu)勢，較完全采用SRC結構具有更好的經濟效益。
　　 SRC-RC混合框架存在著從型鋼混凝土柱到鋼筋混凝土柱的轉換，樓層承載力和剛度沿豎向均存在突變，容易形成薄弱層。為了綜合分析SRC-RC豎向混合框架的抗震性能、尋找合理的豎向轉換方式，共進行了7個工況的靜力非線性計算。混合結構采用整層過渡方式，這是

3、我國相關規(guī)程所要求的轉換方式。為了更好的發(fā)揮SRC-RC豎向混合框架的抗震性能，應采取必要的措施避免薄弱層的出現(xiàn)，并且對可能出現(xiàn)薄弱層的位置適當加強。保證底部具有一定數(shù)量的。SRC樓層，其層數(shù)與結構總層數(shù)的比值根據(jù)實際計算確定，但不應小于1/3，使梁鉸側移機制得以實現(xiàn)：適當增加RC部分底層或底部數(shù)層的縱筋數(shù)量，減小與RC柱鄰接的SRC柱的配鋼率，借以實現(xiàn)強度和剛度的分級遞減，使SRC柱到RC柱的過渡易于實現(xiàn)。
　　 通過21根S

4、RC-RC轉換柱試件以及1根鋼筋混凝土對比試件的低周反復荷載試驗，觀察并分析了轉換柱試件的受力過程、破壞形態(tài)和特點，研究了荷載—位移滯回曲線、抗剪承載力、延性性能、側移角、耗能能力、強度退化率和剛度等基本受力性能，掌握了轉換柱的抗震性能和影響抗震性能的主要因素，為SRC-RC豎向混合結構的更廣泛應用提供了科學依據(jù)。
　　 SRC-RC轉換柱中型鋼的延伸長度和配鋼方式是決定構件抗震性能的主要因素，也是眾多學者普遍關心的問題。咀日本

5、學者完成的SRC-RC轉換柱抗震性能試驗數(shù)據(jù)為基礎給出了型鋼的最小延伸長度限值，型鋼的最小延伸長度可以保證柱底型鋼在受力過程中達到彎曲屈服狀態(tài)。型鋼的最小延伸長度是為了保證型鋼能夠充分發(fā)揮作用的最基本要求，但不能保證SRC-RC轉換柱處于最佳的工作狀態(tài)，因此基于考慮以下四個方面確定了型鋼的合理延伸長度：(1)轉換柱具有能夠保證工程應用的抗震延性；(2)型鋼承擔的剪力最??；(3)型鋼截斷位置偏離潛在的塑性鉸區(qū)域；(4)型鋼截斷截面彎矩最小

6、。
　　 型鋼的局部存在是導致轉換柱產生類似于鋼筋混凝土短柱剪切破壞的根本原因，因此降低型鋼的配鋼率可以改善轉換柱的延性性能和變形能力。通過對試驗數(shù)據(jù)的分析可知，以《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011-2001)為依據(jù)，按照鋼筋混凝土柱進行正常配箍的SRC-RC轉換柱配鋼率不應超過4％，對于箍筋加密的轉換柱構件配鋼率不宜大于6％,不得超過8％。由于SRC-RC轉換柱在構造形式上的特殊性，以位移延性系數(shù)μ≥3和極限側移角Ru≥0.

7、02作為確定SRC-RC轉換柱的軸壓比限值的基本要求。根據(jù)轉換柱的破壞特點和破壞位置的不同，分別給出了適用于不同破壞方式的軸壓比限值。
　　 分析了不同因素對SRC-RC轉換柱抗剪承載力的影響。根據(jù)不同破壞形態(tài)轉換柱的抗剪機理，提出了分別適用于粘結破壞、剪切破壞和彎曲破壞的抗剪承載力計算公式，計算結果與試驗結果吻合。為了便于工程應用，提出了等效剪跨比的概念，并以此為基礎給出了應用方便并且概念清晰的SRC-RC轉換柱抗剪承載能力的