新型卷边薄壁PEC柱-钢梁T形件焊接加强型连接组合框架抗震性能

来源 :苏州科技大学 苏州科技学院 | 被引量 : 1次 | 上传用户:genesis
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部分外包混凝土组合柱是由薄壁H型钢沿柱高度方向布置横向拉结筋或拉结板条形成的钢构架,并浇筑混凝土于钢柱翼缘之间组合而成,简称PEC柱,它集中了钢结构高强、延性好和混凝土抗压性能优的优势而发展起来的新型组合构件,而目前对于相关PEC构件的研究仅在其局部部件、节点连接性能以及中间层子结构的抗倒塌机理方面。为了获得更为全面的PEC构件在框架结构体系下的抗震性能,对此将PEC柱连接T形件组成的组合框架体系作为分析对象,可将其研究成果作为今后实际工程应用的技术理论支撑。选取新型卷边薄壁PEC柱-钢梁T形件连接组合多层框架结果作为试件原型,对其底部两层作为研究对象,按半尺比例设计制作1榀两层单跨布置T形件焊加强型接连接新型PEC-钢梁组合框架试件,考虑“小震多遇,大震罕遇”确定加载方案并对其进行水平低周往复荷载下的试验研究。除此之外还通过ABAQUS软件创建试件模型进行有限元分析,将其结果与试验进行对比以验证有限元模拟的合理性,并进一步分析竖向力参数对试件结构所产生的影响。将相应的数据整理后,对试件结构的各项抗震性能与相关的受力特征进行分析,如滞回性能、水平抗侧刚度退化、节点连接性能和破坏模式、层间传力机理和考虑竖向力参数对试件结构产生的影响。研究结果发现:框架模型的承载力较大并拥有较高的初始水平抗侧刚度;随着框架模型的不断加载,上下层间的水平抗侧刚度的差异由大逐渐变小;由于T形件焊接加强型连接的布置,使节点区混凝土斜压带传力模式、节点连接部分自复位功效和梁端塑性铰区远离节点区的设计目标均得以实现,较好满足了抗震规范中的“强节点”设计要求;试件上层PEC柱基本均匀承担层间的水平剪力,而下层受压框架柱则占总水平剪力的60%,且以剪切型作为试件结构主要的变形模式;试件耗能主要来源于PEC柱底部混凝土压溃与钢构件屈服和T形件端部梁截面屈服,试件耗能基本由上下两层均匀承担;试件结构最终破坏模式为T形件端部梁截面完全屈服和PEC柱底部钢构件屈服与混凝土压溃由结构转变为塑性破坏机构,且试件对应的相对侧移和节点连接转角均超过大震1/30的限值要求,即表明该框架结构体系具有良好的抗震延性;竖向力参数使试件结构初期的水平抗侧刚度略微增大,试件所受附加弯矩加快了试件屈服的损伤进程,从而降低了试件的极限承载力。
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