本文選題：鋼-混凝土組合深梁　切入點：低周反復(fù)荷載試驗　出處：《長安大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：鋼-混凝土組合深梁作為一種水平抗側(cè)力構(gòu)件,是由鋼板和混凝土板通過高強螺栓摩擦型連接而成的,其在框架結(jié)構(gòu)中的位置與剪力墻相同。通過改變深梁跨高比,得到不同的抗側(cè)移剛度,滿足各種剛度要求,實現(xiàn)了寬范圍的剛度漸變調(diào)幅。通過采用不同強度等級的鋼材和混凝土,可以獲得不同的承載力、延性和耗能能力。外側(cè)預(yù)制鋼筋混凝土板替代了鋼板的加勁肋,可以有效阻止鋼板屈曲,從而可以不需設(shè)置復(fù)雜的加勁肋進(jìn)而充分發(fā)揮鋼板的材料性能;鋼筋混凝土板可以在工廠預(yù)制,現(xiàn)場通過高強螺栓摩擦型與鋼板連接。組合深梁在水平地震作用下的橫向荷載由鋼板承擔(dān),混凝土板不承擔(dān)水平地震作用而作為鋼板的平面外支撐,在正常使用階段混凝土板對鋼板起到防火保護(hù)的作用。鋼-混凝土組合深梁布置靈活,便于過道和門窗的布置,既可用于新建結(jié)構(gòu),又可用于結(jié)構(gòu)加固,具有理論研究價值和廣闊的應(yīng)用前景。本文基于深梁在國內(nèi)外的研究進(jìn)展和現(xiàn)狀,闡明鋼-混凝土組合深梁作為內(nèi)填構(gòu)件的發(fā)展、基本構(gòu)成以及工作機理。通過擬靜力往復(fù)加載的試驗方法,分別對2組跨高比分別為2.0和1.0的鋼板-混凝土組合深梁以及該深梁內(nèi)填于鋼框架中進(jìn)行試驗研究。通過分析各構(gòu)件的滯回曲線、骨架曲線、應(yīng)力分布規(guī)律、變形特征、延性系數(shù)以及能量耗散系數(shù)等,研究不同高寬比的組合深梁滯回性能。基于有限元分析軟件Ansys的接觸算法,綜合考慮初始缺陷、剛度退化等多種非線性因素對實際深梁的影響,對組合深梁試驗?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行了低周往復(fù)荷載作用下的計算機有限元模擬,并將計算結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行比對。結(jié)果表明,非線性有限元分析軟件Ansys能夠較真實地反映結(jié)構(gòu)的擬靜力滯回性能,結(jié)果真實可靠。對組合深梁結(jié)構(gòu)通過有限元模擬的方法進(jìn)行了系列參數(shù)擴(kuò)展分析,分別模擬不同參數(shù)下的鋼板、混凝土板跨高比變化,高厚比變化,鋼板、混凝土材料變化、鋼板和混凝土板間螺栓連接形式以及組合深梁布置方式,得出多參數(shù)對組合深梁滯回性能的影響。在擬靜力加載試驗所得數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,對5組深梁試驗構(gòu)件的骨架曲線和每一級往復(fù)荷載作用下的剛度進(jìn)行擬合,結(jié)果表明:采用剛度退化的三折線模型能夠較完善表達(dá)組合深梁結(jié)構(gòu)的非線性行為,可以通過試驗及理論計算數(shù)據(jù)擬合出組合深梁的恢復(fù)力模型骨架曲線和剛度退化規(guī)律,便于在實際工程中運用組合深梁,并為彈塑性分析奠定基礎(chǔ)。在組合板簡化計算條帶模型的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出組合深梁結(jié)構(gòu)填充鋼框架的三種簡化計算模型計算公式及其初始剛度�；诮M合深梁低周反復(fù)荷載試驗數(shù)據(jù),對三種模型進(jìn)行Ansys有限元計算分析,結(jié)果表明:三種簡化計算模型具有明確物理意義,能夠反應(yīng)組合深梁實際情況且易于計算,但各有側(cè)重。等效支撐簡化模型可以較為準(zhǔn)確地模擬組合深梁的初始剛度以及屈服,人字型支撐簡化計算模型可以較好模擬組合深梁非線性行為�；谌S結(jié)構(gòu)非線性分析軟件Abaqus,通過在實際工程中運用組合深梁結(jié)構(gòu),對實際超限高層結(jié)構(gòu)項目進(jìn)行罕遇地震作用下的動力彈塑性分析。得到結(jié)構(gòu)基底剪力響應(yīng)、頂點及層間側(cè)移響應(yīng)、結(jié)構(gòu)核心筒的損傷過程等。結(jié)果表明:組合深梁結(jié)構(gòu)通過發(fā)揮其剛度調(diào)幅作用,能夠改善結(jié)構(gòu)的抗側(cè)性能,調(diào)整框架-核心筒結(jié)構(gòu)的外周框架的地震力分配,能夠更好地實現(xiàn)外框第二道抗震防線的作用。
[Abstract]:The steel - concrete composite deep beam is used as a kind of horizontal anti - lateral force component , which is made up of steel plate and concrete plate through high - strength bolt friction type . Based on the simplified calculation strip model of combined deep beam , three simplified calculation models and initial stiffness of combined deep beam structure filled steel frame are derived . The results show that the simplified model can simulate the nonlinear behavior of the combined deep beam . The results show that the combined deep beam structure can simulate the nonlinear behavior of the combined deep beam . The results show that the combined deep beam structure can improve the anti - side performance of the combined deep beam and adjust the seismic force distribution of the outer peripheral frame of the frame - core barrel structure .

【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU398.9;TU352.11

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1679242