SRC柱-钢梁混合框架抗震性能与设计方法研究

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

SRC柱-钢梁混合框架结构因具有显著的经济效益和便捷的施工工艺，近年来被越来越多的应用于高层建筑中。本项目基于SRC柱-钢梁混合框架理论研究远落后与工程实践的现状，结合当前的研究趋势、试验方法和有限元技术，对其抗震性能和设计方法进行研究。探讨该混合框架结构形式的主要受力机理和关键影响参数，开发SRC构件杆系有限元模型模拟方法，建立混合框架结构梁-壳混合精细化模型来研究楼板空间作用的影响，并最终实现适合混合框架大规模计算的高效全杆系弹塑性参数化模型；对一榀1/3比例混合框架模型进行低周反复荷载试验，根据试验结果和大量弹塑性分析数据，掌握混合框架破坏模式、承载能力、变形规律、刚度退化、耗能能力等抗震性能；在此基础上提出混合框架简化设计方法，确定关键设计指标，从而完善相关规范条文，为混合框架在高层中的可靠应用提供基础依据。

本项目研究工作按计划完成。 基于项目研究需要，开展了多类钢管混凝土叠合柱-钢梁节点抗震性能试验研究，具体包括：(1) 不同连接类型的钢管混凝土叠合柱-钢梁节点抗震性能试验。分析了环板连接宽度对节点抗震性能的影响。（2）钢管混凝土叠合柱-钢梁平面节点抗震性能试验。分析了关键参数，如轴压比、梁-柱线刚度比和承载力比对节点破坏模态和承载能力的影响。（3）钢管混凝土叠合柱-钢梁空间节点抗震性能试验。研究了空间节点的破坏形态、承载能力和内力、变形发展规律。建立了考虑材料在往复荷载下的损伤、不同部位材料本构和钢-混凝土相互作用的节点精细化有限元分析模型，并用典型试验结果进行了验证。利用验证的有限元模型，分析了关键参数影响因素，如核心区轴压比、节点核心区性质，连接构造、楼板等对钢管混凝土叠合柱-钢梁节点抗震性能的影响。提出了该类节点的传力机理和关键参数影响规律。通过参数分析，提出了钢管混凝土叠合构件刚度和变形简化计算方法，建立了钢管混凝土叠合构件的荷载-变形滞回关系模型，用于钢管混凝土叠合柱-钢梁节点宏观单元的建立。此外结合项目实际需求，还开展了钢管混凝土斜柱-钢梁连接节点的抗震性能试验，以及钢管混凝土构件拉弯性能试验，研究其承载力实用计算方法。综合上述研究成果，提出了钢管混凝土叠合柱-钢梁节点的抗震性能评价方法以及设计建议。 本项目的研究成果可为有关工程应用和设计规程的制订提供依据。结合项目研究工作，发表或收录期刊论文4篇（均为国际SCI期刊论文），重要国际和国内会议论文4篇（EI收录1篇），其中1篇会议论文获第24届全国结构工程学术会议优秀论文一等奖。获得授权国家实用新型专利2项。本项目研究有博士研究生1名和硕士研究生2名参加了工作。 2100433B

本项目提出带钢-砼组合连梁的新型混合筒体结构，进行新型带钢-砼组合连梁混合双肢剪力墙结构及带钢-砼组合连梁的新型混合筒体结构抗震性能与设计研究,拟采用结构模型及节点的试验研究、理论分析与计算机分析相结合的方法，提出破坏准则、恢复力模型、计算模型，建立混合筒体结构空间及简化计算理论，在微机上实现混合筒体结构的空间及简化弹塑性静、动力分析。通过试验与参数研究，找出影响新型混合双肢剪力墙、新型混合筒体抗