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半刚接钢框架(柱弱轴)—内填RC剪力墙结构的滞回性能

方有珍  
【摘要】: 钢框架-内填RC剪力墙结构体系(简称:SRCW)是一种组合结构体系。部分学者对此进行了相关性能试验研究,结果表明该结构体系具有较好的抗震性能,在地震区具有良好的工程应用前景。我国规范对该结构体系的相关规定基本空白,结合国内的实际情况,对SRCW结构体系在循环荷载作用下的滞回性能的研究,不仅有理论意义,而且有工程价值。 本文选择研究较少的半刚性连接钢框架(柱弱轴)-RC剪力墙结构作为研究重点。基于国际上对SRCW结构体系的研究成果,结合我国相关结构设计规范对试件原结构进行设计,并根据相关理论建立试件模型,对试件模型进行循环荷载下的试验研究,了解试件结构的滞回性能。 试验结果表明半刚性连接钢框架(柱弱轴)-内填RC剪力墙结构具有足够的抵抗水平荷载作用的强度和抗侧移刚度。钢框架和RC剪力墙通过连接面剪力钉组合成整体协同工作,发挥了组合结构体系的特性。在设计荷载范围内,SRCW结构体系的总水平荷载的80%由RC剪力墙承担,而总倾覆弯矩的80%由钢框架承担。对本文研究的SRCW结构体系的极限承载能力主要影响因素有:钢框架柱与RC剪力墙中的外围暗柱暗梁形成的组合效应、钢框架柱弱轴与梁的半刚性连接方式、剪力钉的延性、RC剪力墙的外围暗柱和暗梁钢筋笼的连接、混凝土材性和RC剪力墙的配筋率等。 基于目前研究成果并结合本文试验结论,建立了结构的塑性破坏机构模型。由于SRCW结构体系为一种组合结构体系,其组合作用复杂,加上混凝土结构材料的特性,导致其在循环荷载下的数值模拟软件开发难度较大,到目前为此尚未有这方面的数值模拟软件。本文结合钢结构、混凝土结构和连接接触等问题的有限元理论,实现了SRCW结构滞回性能的数值模拟,并将数值模拟结果与试验分析结果进行了对比,结果基本吻合,验证了数值模拟程序的合理性。同时根据SRCW结构设计参数变化设计了系列试件,分别进行有限元模拟,分析各结构设计参数对结构滞回性能和破坏机理的影响。最后结合程序编制过程中的认识提出了程序存在的不足和混凝土理论存在的问题以及进一步研究的建议,为SRCW结构、混凝土结构滞回性能的数值模提供了一定的基础。 本文系统、全面地分析了半刚性连接钢框架(柱弱轴)-内填RC剪力墙结构在循环荷载作用下的滞回性能。对于修订国家相关规范、指导工程设计有重要的参考价值,也为进一步研究SRCW结构体系的抗震性能打下良好的基础。


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