多腔鋼管混凝土異形截面巨型柱框架結構抗震機理研究

《多腔鋼管混凝土異形截面巨型柱框架結構抗震機理研究》是依託北京工業大學，由曹萬林擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多腔鋼管混凝土異形截面巨型柱框架結構抗震機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：曹萬林
• 依託單位：北京工業大學

項目摘要

針對超高層建築異形截面巨型柱框架結構抗震設計關鍵問題，發展鋼-混凝土組合巨型柱的截面型式與構造，研發新型多腔鋼管混凝土異形截面巨型柱及其巨型框架結構。以重大工程為依託，較系統地進行兩種異形截面多腔鋼管混凝土柱、一種巨型斜撐及典型巨型框架子結構的抗震性能試驗研究與數值模擬，分析其結構及構件的承載力、剛度、延性、抗震耗能及損傷破壞演化過程，研究其屈服機制，揭示其抗震機理。基於巨型框架結構及構件的試驗與理論研究，建立多腔鋼管混凝土異形截面巨型柱的恢復力模型和承載力計算模型。結合超高層建築工程實際，引入相關研究成果，進行有限元建模，計算分析巨型框架-核心筒-伸臂桁架結構整體的地震反應，研究不同設計參數的巨型框架對巨型結構整體抗地震倒塌能力的貢獻，給出巨型框架合理屈服機制及其構件設計參數的確定方法。提出多腔鋼管混凝土異形截面巨型柱框架結構的抗震設計方法與構造措施，為工程套用奠定基礎。

結題摘要

超高層巨型框架結構抗震設計面臨著諸多新的技術問題，超大型複雜截面巨型柱及大型複雜空間巨型節點的出現，給巨型框架結構抗震設計帶來了巨大挑戰。重大工程亟需建造亟需研發新型構造的高性能巨型柱框架結構抗震體系。本項目貢獻概要：較系統完成了32多腔鋼管混凝土異形截面巨型柱模型試件低周反覆荷載試驗、12個多腔鋼管混凝土異形截面巨型柱模型試件受壓性能試驗、16個巨型撐軸嚮往復拉壓性能試驗、2個多腔鋼管混凝土異形截面巨型柱框架子結構的低周反覆荷載試驗。研究了不同設計參數的多腔鋼管混凝土異形截面巨型柱、巨型支撐及其巨型框架結構的損傷過程和破壞機制，揭示了抗震機理，建立了其抗震分析的力學模型和理論公式，給出了其抗震設計方法與構造措施。創新了獨特構造的多腔鋼管混凝土異形截面巨型柱框架，形成了高效抗震體系。將創新的高性能超大複雜截面多腔體鋼管混凝土巨型柱、高性能複雜巨型節點、巨型梁、巨型撐有效地連線在一起，形成了高效巨型框架-支撐抗震體系，具有多道抗震防線。獲得了較系統的多腔鋼管混凝土異形截面巨型柱框架結構及構件受力性能試驗成果。基於試驗研究、理論分析、數值模擬和設計方法研究，形成了多腔鋼管混凝土異形截面巨型柱框架結構關鍵抗震理論與技術。研發的多腔鋼管混凝土異形截面巨型柱框架結構抗震體系，突破了超大型複雜截面巨型柱框架結構抗震設計的巨大技術挑戰，抗震性能好，性價比合理，為解決超高層巨型框架抗震難題提供了關鍵技術支撐，具有重要科學意義和工程價值。研究成果在多項大型工程中成功套用，效果良好。