型钢混凝土柱性能变形指标限值研究

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型钢混凝土结构(Steel-Reinforced Concrete Structure)是型钢与混凝土有机结合形成的结构,近年来在建筑结构中,得到了广泛的应用。型钢混凝土柱作为重要的承重构件以及抗侧力构件,其变形性能直接影响到整个结构的抗震安全。目前我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中的基于性能的抗震设计方法并未对型钢混凝土柱的变形性能进行系统量化,无法评估型钢混凝土柱在各个地震水平下的性能状态。所以,有必要对型钢混凝土柱的变形指标限值进行研究。在总结国内外有关理论分析与试验研究的基础上,本文基于大型通用有限元软件ABAQUS对型钢混凝土柱的抗震性能指标限值进行了研究。主要包括以下几方面的内容:(1)总结基于性能的抗震设计方法以及型钢混凝土结构体系的发展状况,收集整理国内学者关于型钢混凝土柱试验数据以及破坏形态数据,分析影响型钢混凝土柱破坏形态的各个因素,并利用有限元软件ABAQUS对试验结果进行数值模拟。(2)对型钢混凝土柱破坏形态的划分方法进行探讨。针对收集到的143根型钢混凝土柱的破坏形态进行研究,得到以弯剪比、剪跨比、箍筋体积配箍率三个因素来进行划分破坏形态的方法。结果表明,利用该破坏形态划分方法可以较为准确地对型钢混凝土柱的破坏形态进行划分。由于样本较少,提出基于有限元计算结果的破坏形态划分方法,将破坏类型划分为剪切斜压破坏、弯剪破坏、弯曲破坏和小偏压破坏四种破坏形态,给出每种破坏形态的判定方法。通过计算对比,论证该方法的正确性。(3)结合国内外的研究资料,将型钢混凝土柱的破坏过程划分为完好、轻微损坏、轻~中等破坏、中等破坏、严重破坏五个性能状态。并给出各个性能状态对应的宏观状态描述。(4)用数值模拟的方法对283根型钢混凝土柱进行分析研究。研究参数包括:剪跨比、轴压比、翼缘配钢率、腹板配钢率、纵向配筋率、箍筋配筋率、弯剪比。提出不同性能状态下的型钢混凝土柱变形限值,可作为基于性能的设计方法的数据参考。
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