T形鋼管混凝土柱框架節點抗震性能研究

《T形鋼管混凝土柱框架節點抗震性能研究》是依託蘭州大學，由楊遠龍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：T形鋼管混凝土柱框架節點抗震性能研究
• 依託單位：蘭州大學
• 項目負責人：楊遠龍
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

異形柱框架結構能夠有效解決普通方矩形柱框架結構室內柱角外露的不足，改善室內環境觀瞻，提高室內空間使用效率。普遍套用的異形鋼筋混凝土柱由於柱肢較薄，對節點抗剪承載力不利，限制了其在高設防烈度地區的套用，相同設防烈度下房屋最大高度也遠遠小於普通框架結構。異形鋼管混凝土柱框架節點憑藉鋼和混凝土的組合效應能夠有效改善節點抗震性能，目前研究尚處於起步階段。本項目將進行T形鋼管混凝土柱框架節點的抗震性能試驗，研究節點的受力機理、破壞模式和力學性能指標，考察軸壓比、腹板肢長、鋼管含鋼率、混凝土強度等級等參數對節點抗震性能的影響規律，評價節點抗震性能的優勢和不足。在試驗研究基礎上，進行節點有限元建模計算，並進行相關參數影響分析，提出節點抗剪承載力簡化計算公式和節點低周往復載入恢復力模型，並給出工程套用設計方法。

結題摘要

本項目進行了異形鋼管混凝土柱框架節點抗震性能試驗和數值分析研究。異形柱截面包括十字形和T形兩種，均內置對拉鋼筋加勁肋以延緩鋼管的局部屈曲，增強對核心混凝土的約束效應。節點傳力構造包括外環板和豎向肋板兩種，外環板將鋼樑翼緣拉力傳遞給柱鋼管腹板，雖然對建築室內空間略有干擾，但繼承了圓形和方形鋼管混凝土柱框架節點構造可靠的優勢；豎向肋板雖然傳力效果略低於外環板，但其對建築室內空間無干擾，符合異形柱結構的建築功能初衷。節點抗震試驗在MTS協調載入系統下進行，梁、柱均取反彎點之間部分，端部邊界條件均為鉸接，在柱頂施加恆定豎向荷載和水平往復荷載。試驗中得到柱端水平荷載-位移滯回曲線、梁彎矩-轉角滯回曲線、節點核心區剪力-剪下變形曲線、樑柱彎曲變形曲線以及節點翼緣、腹板、外環板、豎向肋板應變曲線。結果顯示兩種形式異形鋼管混凝土柱框架節點均能較為充分發揮鋼樑的抗彎性能，剛度、承載力、變形能力和耗能性能均能滿足抗震要求，其中外環板節點的承載力、延性、耗能等力學性能均略好於豎向肋板節點。各節點破壞模式均依次表現為鋼樑翼緣屈服-柱鋼管被拉脫開-外環板或豎向肋板與鋼樑翼緣或柱鋼管連線焊縫開裂。結合試驗研究結果，本課題還深入進行了異形鋼管混凝土柱框架節點抗震性能數值分析。套用數值程式分析了外環板和豎向肋板形狀參數、柱軸壓比、梁剪跨比等因素對節點抗震性能的影響規律，並提出了異形鋼管混凝土柱框架節點簡化設計方法和構造措施。本課題研究的外環板異形鋼管混凝土柱框架節點和豎向肋板異形鋼管混凝土柱框架節點具有優良的抗震性能，能夠在高層建築結構和較高抗震設防烈度地區的建築結構中得到推廣和套用。