型钢混凝土非埋入式柱脚抗剪强度研究

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随着建筑结构高度的增加,下部框架柱等竖向构件中的内力(如轴压力)显著增大,轴压力的存在虽然能在一定范围内提高结构的抗剪承载力,但却会降低结构的塑性变形能力和抗倒塌能力,所以在结构设计时可以在钢筋混凝土柱中内置型钢来满足轴压比限值的要求。目前型钢混凝土(下称SRC)柱与基础的连接多采用让型钢埋入基础内,《组合结构设计规范(征求意见稿)》中要求埋深为2.5倍型钢截面高度,这个埋深在实际工程中常常难以得到满足,若采用SRC非埋入式柱脚则能很好地解决这个问题。在地震作用下,SRC柱脚通常受到轴力、弯矩、剪力的共同作用,当反复水平力较大时,边柱和角柱容易出现轴力较小或轴拉力的情况。1995年的日本兵库县南部地震的震害表明,SRC非埋入式柱脚在复合受力下更容易出现纵筋粘结破坏、纵筋和锚栓断裂和底板水平滑移等不利破坏,而且难以修复。所以对SRC非埋入式柱脚在复合受力特别是拉弯剪共同作用下的研究显得十分重要。本文在收集整理现有试验数据的基础上,分析了非埋入式柱脚受力性能的主要影响参数和规律。在此基础上,对现有的预测非埋入式柱脚的抗弯、抗剪承载力的分析方法进行了对比分析,包括我国《组合结构设计规范(征求意见稿)》、日本《钢骨钢筋混凝土构造计算标准及解说》、日本《现有钢骨钢筋混凝土建筑物的抗震鉴定规准及解说》以及日本贞末和史等建议的剪切滑移破坏强度公式等,对其预测结果进行了定量的评价。本文的主要工作如下:①收集整理了非埋入式柱脚抗震性能的试验数据。收集了46个试件的试验结果;②分别考虑SRC非埋入式柱脚各个分量的抗剪强度,利用强度叠加法将强度叠加,最终得到抗剪计算模型,并将模型计算值与试验值进行对比,验证模型的合理性;③通过数据分析规范计算方法以及本文建议的SRC非埋入式柱脚抗剪承载力计算公式的合理性。本文得到的主要研究结论如下:①在日本以及我国试验为主的研究基础上,确定SRC非埋入式柱脚在复合受力下的抗剪承载力的设计计算公式,即确定底板摩擦力、地锚螺栓、纵筋等对于抗剪强度的贡献率,为非埋入式柱脚的应用提供设计方法。②通过收集到的非埋入式柱脚试验值与各个抗剪计算公式的预测值进行对比,组合规范和日本SRC规范的计算值均偏保守,贞末和史等建议的公式虽然与他的试验构件的试验值吻合良好,但在预测本课题组的非埋入式柱脚构件时偏保守。③本文建议的SRC非埋入式柱脚抗剪承载力计算公式的预测值与本课题组的试验值吻合良好,对于我国的SRC非埋入式柱脚的实际情况有一定的可行性。
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