【摘 要】
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随着我国综合国力的快速发展和建筑工程技术的快速更新,传统建筑结构的弊端逐渐突显:在新建、改建、扩建和拆除环节产生大量建筑垃圾,造成资源浪费,危害生态环境。为契合绿色发展理念,本文提出一种法兰螺栓连接可拆卸型钢混凝土柱(Demountable Steel Reinforced Concrete Column,简称DSRC柱),DSRC柱通过法兰螺栓连接实现构件重复利用,本文主要针对其受力性能和设计方
【基金项目】
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国家重点研发计划重点专项项目:刚度不规则中高层RC结构地震破坏机理和抗震性能提升研究(2019YFE0112900); 国家自然科学基金:带可更换构件的RCS混合框架结构地震损伤机制与功能可恢复评价标准研究(51878542);
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随着我国综合国力的快速发展和建筑工程技术的快速更新,传统建筑结构的弊端逐渐突显:在新建、改建、扩建和拆除环节产生大量建筑垃圾,造成资源浪费,危害生态环境。为契合绿色发展理念,本文提出一种法兰螺栓连接可拆卸型钢混凝土柱(Demountable Steel Reinforced Concrete Column,简称DSRC柱),DSRC柱通过法兰螺栓连接实现构件重复利用,本文主要针对其受力性能和设计方法展开研究,主要研究内容和结论如下:对DSRC柱进行结构组成设计和受力分析。其结构组成包括梁柱节点、中段型钢混凝土柱和法兰螺栓连接,采用ABAQUS对DSRC柱和型钢混凝土柱进行单调加载和低周往复加载分析,研究表明,在不同加载制度下两者破坏过程一致,DSRC柱峰值荷载降低了6.0%;两者滞回曲线形状均呈饱满梭形,耗能能力和刚度退化基本相同。在受力过程中法兰板与混凝土接触紧密,法兰板和螺栓处于低损伤以下水平,连接性能良好。对不同参数的DSRC柱进行低周往复加载。研究表明,DSRC柱的破坏模式包括上柱-连接破坏、上下柱-连接破坏、下柱-连接破坏和下柱破坏;DSRC柱在前两种破坏模式下抗震性能较差,在后两种模式下抗震性能良好。法兰板厚度和螺栓数量对DSRC柱破坏模式影响较大:当法兰板厚度较小且螺栓较少时易发生上柱-连接破坏;当法兰板厚度较小但螺栓较多时易发生上下柱-连接破坏;当法兰板厚度较大且螺栓较多时易发生下柱破坏,且在弹塑性位移角限值下法兰螺栓连接依然处于低损伤状态,DSRC柱保持良好的可拆卸性能。基于下柱破坏模式对DSRC柱进行承载力参数分析。结果表明,DSRC柱承载力随配筋率、含钢率、混凝土强度和型钢强度的提高而增大;配箍率、轴压比、法兰板厚度、法兰板位置和螺栓数量对承载力影响较小。极限位移随配筋率、含钢率、型钢强度以及柱高比的提高而增加,随混凝土强度的提高先增大后减小,随轴压比增加而减小,受配箍率、法兰板厚度和螺栓数量的影响较小。在受力过程中法兰板和螺栓处于弹性无损伤状态,连接具有良好的可靠性和可拆卸性能。提出了DSRC柱抗弯承载力计算公式以及设计方法。基于DSRC柱承载力参数分析结果,对规范中相关计算公式进行修正,提出了DSRC柱抗弯承载力修正系数,建立了DSRC柱承载力计算公式;进而提出了法兰连接受力、法兰板厚度及螺栓数量计算公式。
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