【摘要】：建筑工業(yè)化通過現(xiàn)代化的制造、運輸、安裝和科學管理的大工業(yè)生產(chǎn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)建筑業(yè)中分散的、低水平的、低效率的手工業(yè)生產(chǎn),是我國未來建筑業(yè)的發(fā)展方向。為了實現(xiàn)建筑工業(yè)化,必須采用標準化的構(gòu)件、通用的大型工具進行生產(chǎn)和施工,建筑工業(yè)化需要應用新型裝配式結(jié)構(gòu)體系。本文主要研究一種新型裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系,即鋼管混凝土柱與鋼-混凝土組合梁通過單邊高強螺栓和端板連接形成的半剛性鋼管混凝土組合框架。這種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點在于承載力高、抗震性能優(yōu)越、裝配化施工快速等顯著優(yōu)點。目前國內(nèi)外對該體系的研究主要集中在單邊高強螺栓連接及梁柱節(jié)點等方面,尚缺乏鋼管混凝土柱與組合梁通過單邊螺栓和端板連接形成的半剛性鋼管混凝土組合框架的抗震性能、設計方法和抗連續(xù)倒塌機理的研究。因此,本文做了如下科學研究和工作:(1)對兩榀兩層單跨半剛性鋼管混凝土組合框架進行了水平低周反復荷載試驗研究,研究了此類組合框架的破壞模式、剛度和強度退化規(guī)律、耗能能力、延性、荷載—位移關系滯回曲線及骨架曲線等;同時分析了柱截面類型和端板連接形式等參數(shù)對半剛性鋼管混凝土組合框架關鍵抗震性能指標的影響,為建立半剛性鋼管混凝土組合框架理論分析提供了驗證依據(jù)。(2)利用塑性分析方法,考慮了組合節(jié)點各可能破壞模式,建立了正、負彎矩作用下組合節(jié)點抗彎承載力簡化計算模型,提出了半剛性鋼管混凝土組合節(jié)點的抗彎承載力計算方法�？紤]混凝土樓板的貢獻,利用組件法,提出了在正、負彎矩作用下半剛性鋼管混凝土框架單邊螺栓端板連接初始轉(zhuǎn)動剛度的計算方法。所提計算方法能準確地計算連接初始剛度,適用于按照完全和部分抗剪連接設計的鋼管混凝土組合框架節(jié)點。給出了單調(diào)荷載和循環(huán)荷載作用下,連接彎矩-轉(zhuǎn)角關系曲線數(shù)學模型。(3)建立了半剛性鋼管混凝土組合框架的彈塑性地震反應分析模型,采用4320個算例,考慮節(jié)點抗彎承載力、轉(zhuǎn)動剛度和樓層屈服強度系數(shù)的影響,分別統(tǒng)計了 3層、6層、12層半剛性鋼管混凝土組合框架在罕遇地震作用下彈塑性層間位移計算結(jié)果,提出了罕遇地震作用下半剛性鋼管混凝土組合框架彈塑性層間位移簡化計算方法。(4)通過有限元軟件Perform 3D,基于能量法,以端板連接形式為分析參數(shù),分別對2榀采用外伸端板連接或平齊端板連接的半剛性鋼管混凝土組合框架進行了彈塑性動力時程分析。研究結(jié)果表明:地震動頻譜對此類結(jié)構(gòu)總輸入能、阻尼耗能、滯回耗能以及滯回耗能占總耗能比例影響非常大;結(jié)構(gòu)的阻尼比對滯回耗能占總耗能比例影響顯著,滯回耗能在結(jié)構(gòu)豎向呈上小下大的梯形分布。(5)利用SAP2000程序分別建立3層、6層、12層半剛性鋼管混凝土組合框架連續(xù)倒塌理論分析模型。以端板連接形式、柱截面類型、是否考慮組合梁效應為分析參數(shù),采用備用荷載路徑法和瞬時加載法分別對此類組合框架進行了非線性靜力分析和動力分析。結(jié)果表明,邊柱破壞對此類結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌敏感性更強,在相同豎向荷載作用下,失效節(jié)點豎向位移反應更大;結(jié)構(gòu)體系剛度大,其抗連續(xù)倒塌承載能力強。
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【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU398.9

【參考文獻】

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本文編號：2326594