在建筑结构中应用异形截面钢管混凝土结构,可以增加房间使用面积,方便装修,达到美化室内 环境的效果。为研究异形钢管混凝土框架结构的性能,对中框架进行了静力弹塑性 (Pushover)分析。主要研究了 柱肢宽厚比、梁柱屈服弯矩比等因素对框架性能的影响。分析了Pushover曲线、刚度、延性以及破坏机制。分析结 果表明,异形钢管混凝土框架承载力高、弹塑性层问变形能力强 ,延性 良好,具备较好的抗震性能。提高柱肢宽厚 比或梁柱屈服弯矩比,可显著提高框架的水平承载力;增大柱肢宽厚比,可增大框架的刚度,而梁柱屈服弯矩比对 刚度影响较小。增大柱肢宽厚比,框架的延性增大;随着梁柱屈服弯矩比的变化,位移延性系数呈现先升后降的 变化趋势 ,当梁柱屈服弯矩 比为 0.6时 ,框架具备较佳 的屈服后变形能力 。 【关键词】 钢管混凝土;异形柱框架;Pushover分析;承载力 ;延性 【中图分类号】 TU375.4 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2015)12—0056—03 钢管混凝土柱是在 钢管 中填 充混凝 土而形成 、且 钢管及其核心混凝土能 共 同承受 外荷载作 用 的构件 。 钢管混凝土 柱利 用钢 管与 混凝 土在 受力 过程 中 的组 合作用 ,充分发挥两种 材料 的优 点 。钢管 的约束作 用 不仅有效地提高 了混凝 土 的强度 ,而且改善 了混凝 土 的塑性和韧性 ,内填混凝 土则有效避 免或延 缓 了钢 管 的局部屈 曲 ,从而具备 承载力高 、抗 震性 能好 、施 工方 便 等诸多优越性 。随着社会的发展 和居 民生活水平 的 逐步提高 ,人们普遍希望框架 结构 内部平整光滑 、整齐 美观 ,达到大开 问、大净空的要求 。为了满足承载力和 美观性 的双重要求 ,形成 了异形钢 管混凝 土柱 的设 计 思想 ,通常角柱采用 L形截面 、边柱 采用 T形截 面 、中 柱采用十字形截面 。 异形钢管混凝土柱结构 已运用 到实 际工程 中 ,如 广州 明汇商业 大厦 的设 计 中就采 用 了带 约束 拉杆 的 异形钢管混凝土柱 。欧美 、日本 等一些发达 国家 ,主要 研究 了方钢管 、圆钢管及矩形 钢管混凝 土结构 的受力 性能 ,而对异形钢管混凝 土结构 的研究 主要集 中在 国 内。同济大学 、华南理 工大学 、天津大学 分别对 异 形钢管混凝土柱进行了研究。本文采用大 型通用有限 元分析软件 sap2000,建 立异 形 钢管 混凝 土 中框 架 的 模型 ,研究柱肢宽厚 比、梁柱 屈服弯矩 比等 因素对其抗 震性能 的影响 。 1 计算模型 建立 了 9榀 2跨 3层的异形 钢管混凝土 中框架缩 尺模型 ,用于研究异形钢 管混凝土 中框架 在 8度罕 遇 地震 作 用 下 的 反 应。模 型 跨 度 2.4 m,底 层 层 高 1.6m,2、3层层 高 1.2m。框 架 柱采用 钢管混 凝 土柱 , 边 柱为 T形 ,中柱 为 十字形 。框架 梁采 用钢梁 ,梁 宽 与柱肢厚度相 同。图 1给 出了 中框 架模型 的立面 图。 边柱 、中柱轴压 比 n分别为 0.2和 0.4,n=N/(LA 十 A。 )。N为柱顶施加 的轴压力 ;A 为混 凝土截 面面积 ; A 为钢管的截 面面积 为混凝 土 的轴 心抗压强度 为钢管 的抗压强度 。 JGJ149—2006(混凝土异形柱结 构技术规程》中 将 异形柱定义为宽厚 比h/b不大于4的异形截面柱 。 为研究不同柱肢宽厚 比对异形钢管混凝土中框架静 力 弹塑性性能 的影 响,分别采用 h/b=2.5、3.0、3.5的 柱截 面进行分析 。
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