型钢再生混凝土柱--钢梁组合框架中节点抗震性能试验研究

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型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架结构融合了型钢再生混凝土柱承载力高、抗震性能好的优点和钢梁力学性能好、施工简便的特点,在保证结构良好抗震性能的同时,还具有再生混凝土绿色环保的显著特征,符合我国可持续发展的要求,故具有广阔的发展应用前景。本文采用试验研究与理论分析相结合的方法,重点对型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架中节点的抗震性能进行了研究,主要研究内容及成果如下:
  (1)根据试验要求配置了C40再生混凝土材料,在此基础上,考虑再生粗骨料取代率和轴压比两个试验参数,共设计制作了5个型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架中节点试件,并进行了低周反复荷载试验研究;
  (2)通过低周反复荷载试验,观察了试件的破坏过程及其形态特征,获得了各试件的滞回曲线、骨架曲线及各部分的荷载-应变曲线。重点对试件的水平承载力、延性、侧移角、强度衰减、刚度退化、耗能能力及节点应变等进行了详细研究,并分析了各试验参数对试件抗震性能的影响。
  (3)试验研究发现,各组合框架中节点试件均发生典型的剪切破坏,节点域剪切变形明显;试验滞回曲线整体呈梭形,表现出较好的耗能能力;再生粗骨料取代率对试件抗震性能影响较小,随取代率的增大,滞回环面积略有减小,试件延性耗能能力有所降低,抗剪承载力降低幅度不大;轴压比对试件抗震性能影响较为明显,随轴压比的增大,试件水平承载力不断提高,但刚度退化及强度衰减明显加快,峰值荷载后的变形能力显著退化,整体延性耗能能力明显降低。
  (4)在试验研究的基础上,考虑试件的弹性段、带裂缝工作段、屈服强化段及破坏阶段四个典型受力过程,采用拟合法建立了四折线骨架曲线模型,并对整个加载和卸载过程中的刚度退化规律及滞回规则进行了描述,提出了反复荷载作用下组合框架中节点试件的滞回曲线恢复力模型。通过验证,本文所提恢复力模型曲线与试验曲线吻合较好,能够很好反映试件在低周反复荷载作用下的滞回特性。
  通过试验研究及理论分析可得,型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架中节点具有较好的承载能力和抗震性能,通过合理设计可应用于实际工程。研究结果可为型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架中节点进行弹塑性分析和抗震性能评价提供一定的参考依据。
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