空間鋼構架鋼骨混凝土柱抗震性能試驗研究.pdf

1、近年來，隨著高層建筑層數(shù)的不斷增加，對柱子抗震性能的要求也越來越高。如何在減小柱截面尺寸的同時提高柱子的承載力和抗震性能是一個熱點問題。本文利用空間鋼構架和鋼管對核心混凝土的約束作用，提出了一種新型的鋼-混凝土組合柱即:空間鋼骨架-鋼骨混凝土柱。該結構形式是在外側用空間鋼構架代替普通鋼筋籠，同時內(nèi)側配置不同形式鋼骨并澆筑混凝土構成的組合柱。本課題組通過對7個空間鋼構架-鋼骨混凝土柱進行低周反復荷載作用下試驗研究和有限元分析，探究了這種新

2、型組合柱的抗震性能。并通過理論分析，推導了偏壓空間鋼構架-鋼骨混凝土柱極限承載力計算公式。
　　以配鋼率（角鋼肢長）、軸壓比、不同鋼骨形式為設計參數(shù)設計了6個空間鋼構架-鋼骨混凝土柱試件以及1個外側為普通鋼筋骨架的混凝土柱作為對比試件。進行了低周反復荷載作用下試驗研究，在試驗過程中，主要觀察并記錄試件的破壞形態(tài)、裂縫發(fā)展、測點應變以及極限承載力等試驗數(shù)據(jù)。分析了滯回曲線、骨架曲線、剛度退化曲線、耗能性能曲線等抗震性能指標。試驗表明

3、增大角鋼肢長（提高含鋼率）和降低軸壓比可以較明顯地改善空間鋼構架-鋼骨混凝土柱的變形能力和極限承載力?？臻g鋼構架-鋼骨混凝土柱均表現(xiàn)出典型的彎曲破壞類型，滯回曲線飽滿無明顯捏縮現(xiàn)象，極限承載力大，抗震性能好。
　　利用大型有限元軟件ABAQUS建立空間了鋼構架-鋼骨混凝土柱非線性有限元模型。在對試驗試件驗證的基礎上，選取軸壓比、內(nèi)外配筋率、內(nèi)外配箍率、方鋼管管壁厚度等作為參數(shù)，并建模分析。模擬分析表明，提高空間鋼構架綴條寬度、減小

4、空間鋼構架之間間距和增大鋼骨方鋼管管壁厚度等也可以提高空間鋼構架-鋼骨混凝土柱受力性能。并得到了空間鋼構架-鋼骨混凝土柱受力性能的主要因素:綜合套箍系數(shù)。
　　在試驗研究和機理分析的基礎上，首先研究了方鋼管對核芯混凝土約束效應以及空間鋼構架對混凝土的約束作用;得到了兩種不同的混凝土本構關系計算模型。其次，采用三種不同的方法推導了這種新型空間鋼構架-鋼骨混凝土柱偏心受壓極限承載力計算公式。得到的理論公式運算結果與試驗數(shù)據(jù)擬合均比較好