高層鋼管混凝土結構體系設計方法及試驗研究.pdf

1、鋼管混凝土結構是充分利用鋼和混凝土各自優(yōu)點組合而成的一種新型結構形式，近年來在高層建筑中得到越來越廣泛的應用。作為一種復雜的新型結構形式，其應用中尚有很多問題有待解決：節(jié)點連接的剛性判斷準則尚未界定；連接剛度對結構整體性能影響的研究有待深入；缺少對鋼筋混凝土梁-鋼管混凝土柱框架結構的擬靜力試驗研究；對結構整體體系的骨架曲線研究還屬空白?；诖耍捎美碚摲治龊驮囼炑芯肯嘟Y合的方法對上述問題展開了研究。 總結分析了鋼梁-鋼管混凝土柱

2、、鋼筋混凝士梁-鋼管混凝土柱兩類結構體系的連接形式，通過新型勁性混凝土環(huán)梁節(jié)點、鋼筋混凝土梁-鋼加強環(huán)節(jié)點和鋼粱-鋼加強環(huán)節(jié)點的試驗研究，探討了節(jié)點的抗震性能和剛性。 在對鋼管混凝土框架受力變形分析的基礎上，綜合框架正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)兩種狀態(tài)，建立了鋼管混凝土梁柱連接剛性判別準則。 根據(jù)半剛性連接梁柱連接處變形協(xié)調而且具有有限轉動剛度的特點，使用通用有限元分析程序ANsYs中的彈簧阻尼單元解決了半剛性連接

3、的模擬。 探討了半剛性連接對鋼管混凝土框架結構內力、位移等的影響，導出了半剛性連接鋼管混凝土框架結構在豎向荷載下梁端彎矩的求解公式，對水平荷載作用下標準反彎點高比計算公式進行修正；以承受均布荷載的框架剪力墻鉸接體系為例，研究半剛性連接對框架剪力墻結構中剪力墻位移系數(shù)、剪力墻彎矩系數(shù)、剪力墻剪力系數(shù)和框架剪力系數(shù)等的影響。 建立半剛性連接框架結構的自由振動方程，推導出半剛性連接框架結構基本自振周期的計算公式，得出連接剛度對

4、基本自振周期的影響。將鋼管混凝士框架剪力墻結構作為連續(xù)彈性無限自由度結構，建立自由振動方程，分析了半剛性連接對結構白振周期和頻率的影響，推導出半剛性連接框剪結構自振周期系數(shù)的計算公式。使用通用有限元分析軟件ANSYS進行半剛性連接鋼管混凝土結構的反應譜分析，并研究了半剛性連接鋼管混凝土框架結構在選定地震波激勵下的響應。 進行了-榀單跨兩層鋼筋混凝土梁-鋼管混凝土柱框架結構的擬靜力試驗，對結構的破壞形態(tài)、破壞機制、滯回曲線、骨架曲

5、線、位移延性、剛度退化、耗能能力等性能進行了較為深入系統(tǒng)的研究。 將鋼管混凝土視為統(tǒng)一材料，從截面層次的恢復力模型出發(fā)，對鋼梁、鋼筋混凝土梁和鋼管混凝土柱分別選擇相應的恢復力模型，研究鋼梁-鋼管混凝土柱和鋼筋混凝土梁-鋼管混凝土柱兩類框架結構體系的骨架曲線，并使用非線性有限元分析程序IDARC分析了含鋼率、軸壓比、混凝土強度、鋼材強度和半剛性連接等因素對整體結構體系骨架曲線的影響。 最后在綜合全部研究成果的基礎上，提出了