钢柱脚抗震性能及设计方法研究

在钢结构连接节点设计中，柱脚是一个关键部位。柱脚的作用是将钢柱的下端固定于钢筋混凝土基础或基础梁，并将柱身所受的内力传递给基础。柱脚的受力性能对结构整体性有着直接的影响。本项目通过对钢柱脚试件的加载试验和有限元模拟，揭示在不同轴压与模拟地震往复水平加载下组合钢柱脚的受力机理、破坏模式、承载能力和变形特性。通过参数分析，研究轴压比、锚栓数量以及锚栓布置对钢柱脚抗震性能及抗剪性能的影响规律。通过归纳分析试验和有限元模拟结果，提出钢柱脚的承载力的设计计算方法，以及可用于整体结构分析的简化计算模型。通过典型钢框架结构的地震响应全过程数值模拟分析，研究了外露式钢柱脚的延性和变形的需求，提出了外露式钢柱脚抗震设计的设计建议。本项目研究成果对多层钢框架的柱脚连接形式进行了系统的试验研究，进一步完善了钢结构抗震设计理论，并为提高多层钢结构建筑的地震安全提供技术保障。 2100433B

在钢结构连接节点设计中，柱脚是一个关键部位。柱脚的作用是将钢柱的下端固定于钢筋混凝土基础或基础梁，并将柱身所受的内力传递给基础。柱脚的受力性能对结构整体性有着直接的影响。本项目拟采用试验和有限元模拟分析相结合，开展钢柱脚抗震性能及设计方法研究。通过对钢柱脚试件的加载试验和有限元模拟，揭示在不同轴压与模拟地震往复水平加载下组合钢柱脚的受力机理、破坏模式、承载能力和变形特性。通过参数分析，研究轴压比、锚栓布置以及底板厚度等对钢柱脚抗震性能的影响规律。通过归纳分析试验和有限元模拟结果，提出钢柱脚的承载力、刚度的设计计算方法和公式，以及可用于整体结构分析的简化计算模型。通过典型钢框架结构的地震响应全过程数值模拟分析，研究钢柱脚的延性和变形的需求，提出确保钢柱脚抗震性能的构造要求与构造措施建议。本项目研究成果可以进一步完善钢结构抗震设计理论，并为提高钢结构建筑的地震安全提供技术保障。

针对传统剪力墙连梁抗剪能力不足、延性变形性能差且施工复杂等问题，利用钢板良好的塑性变形能力和屈服后不同拉力场特性，替代抗剪钢筋或交叉暗柱是提高连梁受力性能的一种有效措施。设计和改进内嵌钢板混凝土组合连梁的构造措施，提出内嵌双钢板混凝土组合连梁，并对其抗震性能和设计方法展开研究。采用试验研究、理论分析和数值模拟等手段，分析钢板厚度、高厚比、栓钉布置等对组合连梁破坏机理和抗震性能的影响，提出连梁恢复力特性曲线，揭示钢板屈曲后形成的不同拉力场分布和屈曲模态对连梁延性和耗能的影响机理。在参数分析基础上，建立组合连梁受弯和受剪承载力计算公式和抗剪理论模型。研究组合连梁各性能水准下的位移角限值或其他性能指标限值。通过数值模拟和理论分析，研究不同构造措施对节点破坏模式和抗震性能的影响，提出节点区钢板锚固长度、栓钉或其他连接件设计计算方法。研究成果可为钢板混凝土组合结构的设计理论及工程应用提供科学依据。

本书系统地研究和阐述了传统风格建筑钢结构体系的抗震性能、结构构造与相关设计方法。全书共分11章，主要内容包括绪论、传统风格建筑钢转换柱连接抗震性能试验及理论研究、传统风格建筑钢转换柱连接受力特性研究、传统风格建筑带斗栱檐柱节点抗震性能试验、传统风格建筑钢结构双梁柱节点抗震性能试验、传统风格建筑钢结构双梁柱节点抗剪承载力分析、传统风格建筑钢结构新型阻尼节点动力加载试验、传统风格建筑钢结构新型阻尼节点性能分析及设计建议、传统风格建筑钢框架结构拟动力试验研究、传统风格建筑钢框架结构低周往复加载试验研究，以及传统风格建筑钢框架结构体系基于位移的抗震设计。

本书可供高等院校土木工程专业的教师、研究生和高年级本科生参考，也可供从事钢结构、古建筑、结构抗震及减震控制工作的科研人员、工程技术人员参考。

SRC柱-钢梁混合框架是一种广泛应用于高层建筑的框架结构形式。本项目针对SRC柱-钢梁混合框架抗震理论研究落后于实践的现状，采用理论、试验和有限元模拟相结合的方法，对其抗震性能和设计方法进行了研究，探讨了该框架的破坏模式、承载力、延性、耗能等抗震性能。试验表明， 试件在加载的过程中都经历了弹性-塑性-极限承载力-破坏等四个阶段，节点核心区域剪切变形严重，且钢梁翼缘发生屈曲破坏，表现为节点剪切破坏和梁端弯曲破坏两种。试件整体的滞回曲线呈梭形，比较饱满，呈现出良好的耗能能力。全部试件的位移延性系数在3.91~6.90的范围内，约为纯钢框架节点的 2.5~4.5倍，表明钢-混凝土组合框架节点具有良好的延性，整体抗震性能优良。轴压比的增加会降低构件的位移延性；节点处增设X筋对于结构整体耗能影响不大，但能够有效地延缓混凝土的开裂，提高节点区混凝土的抗裂度。另外，是否考虑混凝土楼板空间作用对结构抗震能力影响较大，增加楼板的宽度能有效地提高构件的承载能力。最后通过试件抗剪承载力实测值与规范提供公式值比较，表明目前规范提供的抗剪承载力计算过于保守安全，建议适当增大混凝土抗剪承载力计算值，减小轴压力的有利影响。 2100433B