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型钢高强高性能混凝土框架梁地震损伤研究

于飞  
【摘要】: 作为钢-混凝土组合结构的一种主要形式,型钢混凝土结构以承载能力高、刚度大、抗震性能好等优点已经被广泛用于高层、超高层建筑以及大跨和重载结构中。对于型钢混凝土框架结构而言,在地震作用下,框架梁端首先出现塑性铰以耗散地震能量,因此,框架梁受力性能的优劣成为影响型钢混凝土框架结构抗震性能的重要因素。本文采用物理模型试验与理论分析相结合的研究手段,对型钢高强高性能混凝土框架梁的地震损伤进行了较为系统的研究。 首先通过5榀型钢高强高性能混凝土(SRHSHPC)框架梁试件的低周反复加载试验,考察了框架梁的破坏形态以及裂缝开展模式,得到了低周反复荷载作用下框架梁的荷载-位移滞回曲线和骨架曲线,分析了不同含钢率、配箍率下框架梁的刚度退化、强度衰减、延性性能和耗能能力等方面的规律与特点。结果表明:在低周反复荷载作用下,经过合理设计的SRHSHPC框架梁一般发生弯曲型破坏,且具有良好的延性和抗震耗能能力;随着水平位移幅值和循环次数的增加,框架梁的损伤逐渐累积,使其强度和刚度不断退化,耗能能力降低,但随着含钢率和配箍率的增大,强度和刚度退化幅度减小,累积耗能能力增强。研究结果为进一步建立能够描述SRHSHPC框架梁损伤程度的地震损伤模型,揭示损伤对框架梁力学性能的影响提供试验支持。 基于本次试验研究结果,对框架梁的地震损伤特征与效应进行了分析,在总结和分析已有地震损伤模型的基础上,提出了基于变形和累积耗能非线性组合的SRHSHPC框架梁地震损伤模型,并将试验研究结果进行了损伤量化,讨论了含钢率、配箍率对框架梁损伤性能的影响。研究结果将为该类结构构件的地震损伤评估以及基于损伤的抗震设计方法的建立提供理论依据。


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