L形缀板式钢管混凝土组合柱框架抗震性能研究

作     者：郭相杰 

作者单位：青岛理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨晓明

授予年度：2021年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：缀板式钢管混凝土组合柱 框架体系 低周反复荷载 拟静力试验 抗震 有限元分析 

摘      要：近年来,国家在建设项目中优先推广应用钢结构装配式住宅,因其组合柱结构尺寸面积小可灵活布置在住宅中,在工程中具有良好的应用价值和提高社会经济效益。本文采用由中心及端部方钢管、缀板、混凝土组成的L形缀板式钢管混凝土组合柱进行框架抗震耗能能力分析,主要研究内容如下:为研究缀板式钢管混凝土组合柱抗震性能,制作并完成了两榀1/2缩尺比例的框架试件拟静力试验,两榀框架分别为格构式组合柱(缀板沿柱身等距布置,总长度占柱身长度的60%)框架和实腹式组合柱(缀板沿柱身全长布置)框架。试验过程中,两试件的破坏现象和破坏部位基本一致,该结构二层钢梁早于一层首先发生屈曲和平面外变形,直至试验结束,组合柱也未发生破坏。基于应变数据分析,中心钢管应力大小与相邻肢柱钢管应力大小相近,说明缀板传力性能良好,与各肢柱具有良好的协同作用。由于实腹式组合柱框架内填充混凝土的增加,单肢柱刚度的增大提高了组合柱承压能力,在试验数据下分析对比下,实腹式框架抗震性能优于格构式框架。基于试验研究和有限元软件结果分析两者吻合度较高的前提下,采用ABAQUS分别对两榀框架进行参数化模拟分析。考察在其不同轴压比作用下、梁柱线刚度及截面形式下框架结构的力学性能,并对比分析相同轴压比作用下两榀不同组合柱框架的抗震性能。模拟结果得出两榀框架都具有良好的延性和耗能能力。在不同轴压比作用下,框架结构随着轴压比的增加,框架极限承载能力及耗能能力有所下降,两种不同构造形式的框架都服从首先在钢梁两端发生屈曲现象,钢梁发生平面外扭转,随着水平位移增加,框架承载力逐渐降至0.85倍极限荷载;梁柱线刚度改变,对实腹式框架极限荷载有所影响,对格构式组合柱框架影响不大;通过对截面形式的对比,探究组合柱在不同形式下的力学性能,完善对框架结构的理论分析,并针对其薄弱部位进行补强。