刘祖强[1]2012年在《型钢混凝土异形柱框架抗震性能及设计方法研究》文中认为型钢混凝土异形柱结构是异形柱结构和型钢混凝土结构相结合产生的一种新型结构体系，它不仅具有异形柱结构柱楞在室内不凸出、少占建筑空间、美观适用等优点，还保持了型钢混凝土结构承载能力高、抗震性能好等优越性。课题组前期已经对型钢混凝土异形柱及其框架节点的基本受力行为及抗震性能进行了研究，本文在此基础上对型钢混凝土异形柱框架的抗震性能及设计方法进行系统研究。设计了3榀两跨叁层的型钢混凝土异形柱框架，分别为空腹式配钢的异形柱中框架、实腹式配钢的异形柱边框架和实腹式配钢的异形柱中框架。通过对其进行低周反复加载试验，观察了型钢混凝土异形柱框架的受力过程和破坏形态，获得了型钢应变的分布、荷载-位移滞回曲线和骨架曲线，分析了其承载力、层间位移角、延性、耗能能力、刚度退化等力学性能。结果表明：型钢混凝土异形柱框架破坏时形成梁铰机制，符合“强柱弱梁”的抗震设计要求；滞回曲线饱满对称，延性和耗能能力均优于钢筋混凝土异形柱框架。基于试验结果，提出了型钢混凝土异形柱框架的叁折线恢复力模型。采用有限元软件Abaqus对型钢混凝土异形柱框架进行了单调荷载作用下的静力弹塑性分析，计算结果与试验结果符合较好。根据计算结果，对型钢混凝土异形柱框架的工作机理进行了分析，明晰了型钢混凝土异形柱框架在水平荷载作用下的截面应力分布和发展规律以及破坏模式。在此基础上，建立Abaqus模型分析了混凝土强度、柱型钢强度、轴压比、柱肢高肢厚比、梁柱线刚度比和梁柱屈服弯矩比对型钢混凝土异形柱框架受力性能的影响，得到了各参数的影响规律。采用Opensees平台系统对型钢混凝土异形柱框架进行了滞回性能及时程反应分析。对试验框架模型进行低周反复荷载作用下的有限元计算，得到的滞回曲线与试验结果符合较好。根据计算结果，分析了型钢混凝土异形柱框架梁端和柱端的弯矩-曲率滞回曲线以及P-Δ效应和轴压比对型钢混凝土异形柱框架滞回性能的影响。对试验框架模型进行模态分析和输入地震波作用下的时程分析，结果与Sap2000的相应计算结果符合较好。基于计算结果，分析了峰值加速度相同的不同地震波作用下以及峰值加速度不同的同一地震波作用下型钢混凝土异形柱框架的位移、加速度和基底剪力等动力响应。参照国内外相关规范，将型钢混凝土异形柱框架的性能水平划分为正常使用、暂时使用、修复后使用、生命安全和接近倒塌五档，并结合叁个地震设防水准，给出了型钢混凝土异形柱框架的抗震性能目标。在型钢混凝土异形柱及框架抗震性能试验研究的基础上，提出了型钢混凝土异形柱框架对应五个性能水平的层间位移角限值。将基于位移的抗震设计理论应用于型钢混凝土异形柱框架，结合其结构特点给出了设计步骤，并以8层框架为例，具体说明了设计过程。同时，通过总结分析给出了型钢混凝土异形柱框架的构件截面设计方法。
张伟[2]2004年在《钢筋混凝土异形柱框架结构抗震性能研究》文中研究说明随着城市建设的发展，出现了很多新型的建筑结构形式，钢筋混凝土异形柱框架结构就是其中之一。这种结构以室内不出现楞角、便于家具布置、扩大房间的有效使用面积等优点，在我国许多城市得到推广和应用。本文在前人研究成果的基础之上，就钢筋混凝土异形柱框架结构的抗震性能，按照从构件到结构的顺序展开研究，主要内容如下： 第一，针对异形柱的特点，对影响结构抗震性能的主要参数，如层间位移角、轴压比等进行研究。根据对前人试验数据的统计分析，给出了适用于异形柱框架结构的弹性和弹塑性层间位移角限值分别为1／550和1／75；指出了异形柱框架结构的层间变形能力介于普通矩形柱框架结构和剪力墙结构之间；以T形柱为例，推导了异形柱轴压比限值的计算公式，通过与等面积矩形柱的对比分析，认为异形柱的轴压比限值与其截面尺寸的比例关系有关；当腹板受压或翼缘受压时，T形柱轴压比限值存在较大差异；不同的荷载角作用，轴压比限值变化较大；矩形柱的轴压比限值要大于异形柱的轴压比限值。 第二，将衡量结构在大震作用下抗震性能的重要指标——延性引入到异形柱抗震性能的研究中，分别推导了异形柱截面的屈服曲率和极限曲率计算公式，给出了腹板受压和翼缘受压时的延性计算公式；采用线性回归的方法，利用Excel软件对计算公式进行了简化，并与矩形柱延性公式进行对比，分析比较了二者的异同点，从理论上说明了异形柱变形能力不如矩形柱的原因。 第叁，按照抗震规范(GB50011-2001)的相关规定，用振型分解反应谱法和弹性动力时程分析法，对钢筋混凝土异形柱框架结构进行了多遇地震下的计算分析。用各项控制指标，如周期、剪压比、轴压比、层间位移角等进行对比分析，给出在8度区该结构的最大可建造层数和最大适用高度。 第四，采用杆系模型编制的平面结构弹塑性地震响应分析程序NDAS2D，对钢筋混凝土异形柱框架结构进行了弹塑性动力时程分析。推导了异形柱屈服面计算公式；选取了24条地震波，以场地类别作为划分依据，编制了相应的程序，计算并绘制了梁柱塑性铰出铰位置和顺序图，认为钢筋混凝土异形柱框架结构表现出典型的“强柱弱梁”特性。对同一个结构采用不同的地震波进行计算分析，发现不同的地震波引起的结构时程反应相差较大，有些甚至相差数倍。因此，地震波的选取要针对具体的场地条件，选取接近该场地条件特性的地震波，且应有一定的数量，不能以少量地震波的计算结果作为最终评定结构抗震性能的依据。计算结果表明，对于8层钢筋混凝土异形柱框架结构(柱肢高厚比在3～4范围内)，除了Ⅳ类场地的若干条地震波不满足要求外，其它情况层间位移角均满足要求。
张学亮[3]2008年在《T形截面钢和混凝土组合异形柱框架抗震性能试验研究》文中指出钢和混凝土组合异形柱结构是在异形柱结构、钢骨混凝土异形柱结构的应用基础上结合钢和混凝土组合结构的优点而提出的一种新的结构形式。其不但具有普通钢筋混凝土异形柱房间不露出柱楞、美观适用、实际“得房率”高等优点,同时也克服了普通钢筋混凝土异形柱承载力不足、抗震性能差、轴压比限值过低及钢骨混凝土异形柱施工难度大等缺点,对于进一步推广异形柱的应用,扩大异形柱的适用范围具有重要的意义。本文通过制作叁榀1:3的单跨单层T形截面异形柱框架模型(其中一榀为钢筋混凝土异形柱框架,两榀为钢和混凝土组合异形柱框架),分别采用拟动力和低周反复加载两种试验方法,对该叁榀框架结构的动力响应、承载力、破坏特点、耗能性能、延性指标等进行了分析对比。试验及分析表明,与钢筋混凝土异形柱结构相比钢和混凝土组合异形柱框架结构具有良好的整体工作性能,承载力高,延性及耗能性能好,在轴压比较高的情况下仍能保持较好的抗震性能。这就为提高异形柱结构的最大使用高度及将异形柱结构应用到8度以上烈度地区提供了一种有效途径。最后,根据相关结论对T形截面钢骨异形柱的设计、构造提出了一些建议,相关内容可以作为进一步研究的基础。
徐金俊[4]2016年在《型钢混凝土T形柱—钢梁空间节点的震损机制与计算理论》文中进行了进一步梳理型钢混凝土异形柱因其内置型钢的增强作用而致使异形柱结构的适用范围得到扩大。节点作为框架中的传力枢纽,其性能的好坏将直接影响结构的整体受力行为。型钢混凝土异形柱框架节点具有柱肢截面薄而细长、核心区配钢配筋量大而拥挤、截面形状不规则等特点,导致此类节点的内在传力机制较传统节点的复杂；更甚之处在于地震波作为一种随机概率波,其作用于结构上的水平地震加速度具有二维双向性,空间耦合性对型钢混凝土节点的破坏行为有着重要影响。论文对型钢混凝土T形柱-钢梁空间节点在地震作用下的受力性能、数值方法以及计算理论开展了深入研究,取得的主要研究成果如下：(1)采用自主研发的加载装置对10个型钢混凝土T形柱-钢梁空间节点进行了低周反复荷载试验,得到了此类空间节点在受力全过程中的裂缝开展模式、最终破坏形态以及柱端水平荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、核心区钢材的应变状态和相应的分布规律,比较分析了强度衰减、刚度退化、位移延性系数、层间位移角、耗能系数以及残余变形等抗震性能指标,初步揭示了以“弱节点”为设计准则的型钢混凝土T形柱框架空间节点的破坏机理,为后续研究工作提供了翔实的试验支撑。(2)基于课题组前期完成的型钢混凝土L形柱、十形柱-梁平面及空间节点和收集到的钢管混凝土十形柱-钢梁空间节点的抗震性能试验成果,采用标准化计算方法对同类型节点的滞回特性和承载力进行统一分析,得到了一些具有共性的研究结论；在此基础上,分别从承载能力、刚度、延性系数、耗能能力、层间位移角的角度建立了所有试件的抗震性能指标数据库,为深入开展基于性态的损伤分析奠定试验依据。(3)首先,根据课题组前期获取的17个型钢混凝土异形柱抗震性能试验实测数据,建立了该类结构柱基于性态的抗震设计量化指标；采用基于变形和能量的双重准则,结合异形柱结构的力学特性,通过引入组合系数的办法,提出了适用于型钢混凝土异形柱抗震性能演化分析的Park-Ang修正模型；通过控制损伤阀值,明确了型钢混凝土异形柱在各性态水平下的地震损伤评估依据。其次,通过联合课题组完成的型钢混凝土异形柱框架平面节点和空间节点的抗震性能试验成果,在结合异形柱结构力学特性的基础上,通过引入组合系数的办法,提出了适用于型钢混凝土异形柱框架节点地震损伤的Park-Ang修正模型,由此确立了节点组合系数的计算方法,并对各试验影响因素进行了损伤演化分析。(4)基于结构钢的应力叁轴度,发展了型钢混凝土T形截面柱-钢梁空间节点的数值模型,并验证了数值模拟的可行性。在此基础上,细化了试验变化参数关于加载角度和轴压比的影响,同时扩展了相应的分析参数如混凝土强度等级、柱截面配钢率(包括翼缘配钢率和腹板配钢率)、肢高肢厚比、剪跨比、梁高和正交梁系的高差,建立了此类新型空间节点受力性能指标的计算数据库；并得到了加载角度对型钢混凝土T形柱框架空间节点受剪承载力的影响,由此得出了相应的数学计算模型。(5)通过已获取的9个型钢混凝土T形截面柱-混凝土梁平面节点和9个型钢混凝土T形截面柱-钢梁空间节点的低周反复加载试验成果,提出了以屈服点、峰值点和破坏点为特征点并考虑刚度退化的叁折线型骨架曲线模型,给出了基于试验参数的特征点值确定方法；根据试验获取的滞回特性,简化了不同配钢形式型钢混凝土T形截面柱框架节点的滞回环；通过引入基于损伤的循环退化指数对节点在反复荷载作用下的屈服荷载、最大荷载、卸载刚度以及再加载刚度等力学性能指标进行了退化描述,并建立了基于损伤效应的型钢混凝土T形截面柱框架节点的恢复力模型。结合试验结果,对恢复力模型的有效性进行了验证。(6)首先,分别采用迭加原理和弹性理论对型钢混凝土T形柱框架节点剪切开裂进行承载力推演分析；基于截面置换法,将实腹式配钢节点核心区型钢腹板的抗剪贡献计入计算模型。基于所提出的计算方法,将其与试验结果进行对比分析,得到结论为采用理论计算的剪切开裂承载力均大于试验值,但迭加原理的计算值更加接近试验结果,具有较好的工程精度。其次,根据试验和数值模拟成果,将加载角度引入并考虑其空间作用,提出了混凝土项基于斜压杆理论的型钢混凝土T形柱框架节点核心区受剪承载力计算模型,该模型计算结果比现有规范公式更加接近试验值。
刘晓[5]2016年在《高强钢筋异形柱抗震性能试验和理论分析》文中研究表明承载力低、抗震性能薄弱、柱脚延性差限制了异形柱结构在地震区的应用,而在异形柱中使用高强钢筋为解决该问题提供了一个途径。本文对高强钢筋异形柱的抗震性能、塑性铰区延性性能等限制高强钢筋应用的关键问题进行了试验研究和理论分析,以研究高强钢筋对异形柱性能的影响并为其在异形柱结构中的应用提供依据。本文采用试验研究和有限元分析对比研究了配置不同强度钢筋异形柱的抗震性能和延性,研究结果表明:在异形柱中配置高强钢筋可以在不降低构件延性的同时显着提高构件的承载力,其中500MPa级高强钢筋试件相对于335MPa和400MPa级试件承载能力分别提高约30%~36%和约8%~11%,但是高强钢筋异形柱纵筋屈服时裂缝宽度过大,影响耐久性,因此应采取限制裂缝开展的措施。塑性铰长度分析与曲率延性分析的结果表明,各L形柱试件曲率延性系数达到5.43~13.19,十形柱曲率延性系数达到8.52~13.41,T形柱曲率延性系数达到7.54~11.76,延性性能良好。高强钢筋异形柱框架的底层角柱延性最为薄弱,为结构延性的薄弱部位。配置500MPa级钢筋的异形柱相对于配置335MPa和400MPa级纵筋的构件曲率延性无明显降低,同时极限曲率分别增大约15%和10%。基于试验和有限元分析研究了轴压比、纵筋配筋率等对高强钢筋试件性能的影响。结果表明:提高高强钢筋异形柱纵筋的配筋率,可以提高构件承载能力约17%~45%,增大构件屈服位移6%~15%,增大构件极限位移17%~79%,增大位移延性系数10%~63%,全面提升构件的各项性能;高强钢筋异形柱的变形能力和位移延性随轴压比的增大而降低,其中极限位移减小约11%~18%,位移延性降低14%~18%。异形柱框架的分析结果表明,高强钢筋异形柱发生延性较好的梁铰破坏,底层层间位移角大于1/50,满足框架结构塑性变形要求,在异形柱框架中配置高强钢筋能够延长结构弹性段,延缓塑性铰产生,同时结构底层的层间位移角与配置335MPa级和400MPa级钢筋的试件差别不大;可以明显减小结构各层残余变形,底层相对335MPa和400MPa级钢筋试件分别减小约17%和10%。
赵海龙[6]2008年在《聚丙烯纤维增强异形柱框架抗震性能试验研究与理论分析》文中提出混凝土异形柱框架结构由于良好的建筑功能而得到广泛的工程应用。但是在八度区工程应用中,由于异形柱截面薄弱导致抗震性能较差,从而限制了其结构高度。本文针对异形柱框架结构首层柱底和节点薄弱现象,以聚丙烯纤维进行局部增强,完成聚丙烯纤维局部增强异形柱框架抗震性能试验研究和理论分析,研究纤维在改善异形柱结构抗震性能上的增强作用,为聚丙烯纤维在异形柱结构中的工程应用提供依据,具体研究工作如下:以实际工程中八度区六层异形柱住宅为背景,取其中一榀框架的1/3模型,对其一、二层节点和柱脚进行局部聚丙烯纤维加固,并进行低周反复荷载作用下的抗震试验研究。从试验框架的破坏现象、出铰机制、承载能力和延性、滞回特性以及耗能能力等方面进行研究,研究表明:试验框架属于梁铰破坏,其初始刚度较大,承载能力较高;最终破坏时,结构具有较好的延性和耗能能力,其抗震性能良好。将局部聚丙烯纤维增强异形柱框架与普通混凝土异形柱框架的拟静力试验结果进行对比,研究纤维在改善异形柱框架薄弱部位进而对于整个异形柱框架的增强效果。研究表明,聚丙烯纤维对于异形柱框架开裂、承载能力、滞回特性、延性和耗能等抗震性能均有不同程度提高和改善,纤维可以改善异形柱薄弱部位,其增强效果明显。采用大型设计分析软件SAP2000分别对普通异形柱框架和局部纤维增强异形柱框架建模进行静力弹塑性分析,进一步研究异形柱框架的抗震性能,对试验进行辅助分析。在静力弹塑性分析的基础上,考虑基于性态(性能)的设计思想,采用能力谱方法确定性能点,对局部纤维增强框架的抗震性能进行评定。结果表明:纤维增强异形柱框架在多遇地震与罕遇地震作用下均具有良好的抗震性能。在上述研究的基础上,提出了异形柱结构的工程设计建议。
刘德稳[7]2008年在《钢筋混凝土异形柱框架结构抗震性能分析》文中指出异形柱框架结构是一种新型住宅结构。对这种结构进行研究仅二十多年时间,它以轻质填充墙做外墙和内墙,质轻、保温,有利于抗震设计。在实际工程中,采用有异形截面柱的框架结构,已获得了很好的社会效益、经济效益。这种结构在广州、天津、上海等大中城市已经被广泛建造。各地的实践证明,异形柱框架结构具有可改造性好,用料省、造价低,居住环境比一般混凝土结构体系好,空间可得到充分利用,使用灵活方便的优点。近年来,我国住宅建设中钢筋混凝土异形柱结构以其独有的特点,受到了广大用户的普遍欢迎,并得到了广泛的发展。本文作的主要分为两部分:(1)通过计算、分析和对比,总结出钢筋混凝土异形截面柱与矩形截面柱在力学特性方面的异同,为深入了解异形截面柱的特点提供必要的基本概念和数据;(2)以大型设计分析软件SAP2000为工具,对一异形柱框架进行了推覆分析。在推覆分析的基础上,引入基于性能的设计思想,采用能力谱方法确定性能点,对两榀框架的抗震性能进行评定。结果表明:异形柱框架在多遇地震与罕遇地震作用下均具有良好的抗震性能。
王军芳[8]2007年在《钢筋混凝土异形柱框架结构地震作用下的时程分析研究》文中研究指明钢筋混凝土异形柱框架结构是近20年来推广使用的一种新型结构体系。它以没有柱棱、增加使用面积、轻型节能、符合墙体改革方向而深受人们的欢迎。目前,对异形柱结构的试验研究已相当多,而对其框架结构弹塑性性能,尤其是大震作用下的整体抗震性能的试验研究尚显不足。综合已有的理论研究和试验研究成果,利用有限元分析软件ANSYS对钢筋混凝土异形柱框架结构弹性阶段的动力模态进行了分析。之后输入与所选试验相对应的EL-Centro地震波进行地震作用下的弹塑性时程分析。通过计算值与试验值的对比研究,得出计算模型的动力特性(振型、频率)及各层楼板位移最大值的计算结果与试验结果基本吻合,从而说明了ANSYS用于异形柱框架结构地震反应分析是可行的。为进一步研究钢筋混凝土异形柱框架结构的抗震性能,本文选用沧州地区某一典型异形柱框架住宅建筑平面图,取其中一榀,分别设计成底层矩形柱上部异形柱框架和纯异形柱框架两种结构计算模型。利用ANSYS所编制的程序,对所建模型分别输入8度设防烈度下的EL-Centro地震波进行弹塑性动力时程反应分析。通过对各层楼板位移最大值、各层层位移分布范围、层位移角、正负向位移极值绝对值的均值、塑性变形的比较,得出两种结构形式各自的地震反应特点。底层矩形柱框架结构的各项分析数值均小于纯异形柱框架结构;当底层层高较低时,底层矩形柱结构在控制顶层位移、第二层层位移角方面弱于纯异形柱框架结构;当底层层高较高时,底层矩形柱结构除叁层往上的塑性应变值大于纯异形柱框架结构外,其它各项数值均小于纯异形柱框架结构,即抗震性能优于纯异形柱框架结构。文中在对钢筋混凝土异形柱框架结构进行弹塑性时程分析时,对涉及到的杆件单元模型的选取、恢复力模型的确定等问题作了系统的概述,依据弹塑性时程分析的结果,综合比较了两种结构的抗震性能,可供设计时参考。
黄雅捷[9]2003年在《钢筋混凝土异形柱框架结构抗震性能及性能设计方法研究》文中研究指明钢筋混凝土异形柱框架结构是近年来推广使用的一种新型结构体系，其抗震性能一直被人们所关注。研究异形柱框架结构的抗震性能及设计方法，有重要的理论意义和实用价值。 目前国内外研究者对异形柱构件抗震性能的试验研究较为深入，对异形柱框架结构的试验研究则相对较少；对异形柱框架结构基于力的设计方法的研究较多，对基于位移的抗震设计方法的研究则尚属空白，而后者代表了未来结构抗震设计的发展方向。因此，本文将研究异形柱框架结构的抗震性能及基于位移的抗震设计方法。完成了以下主要工作： (1) 对钢筋混凝土异形柱框架结构1／2比例模型进行了拟静力试验；研究了这种结构在地震作用下的受力特点、变形能力、耗能能力以及破坏机理等；分析比较了由异形柱组成的框架与单个异形柱在延性方面的差别，以及异形柱框架与砌体填充墙之间的相互作用及其对结构水平承载力和侧向刚度的影响；对异形柱框架结构的抗震性能进行了评价。 (2) 对异形柱框架结构的侧向刚度和水平承载力的计算方法进行了分析研究。对异形柱框架分别按普通框架和壁式框架进行分析，并与空间有限元分析结果和试验结果进行比较，提出了异形柱框架结构侧向刚度的计算方法；在整体结构不产生扭转且异形柱为弯曲破坏的假定下，提出了异形柱的受弯承载力及受剪承载力计算公式；提出了根据异形柱框架结构的破坏机构确定其楼层受剪承载力的方法。 (3) 对静力弹塑性分析方法(Pushover Analysis)进行了分析研究。根据结构动力学原理，提出了首先按各振型的水平地震力进行推覆分析，然后将各振型的推覆分析结果进行组合，得到总地震作用效应。此法适用于多、高层建筑结构的静力弹塑性分析，是对目前通用方法的一种改进。 (4) 将基于性能的设计思想引入异形柱框架结构体系的设计方法中。结合我国建筑结构抗震设计实际，提出了实用的基于位移的抗震设计方法。为了与我国建筑抗震设计规范的设防目标相协调，并便于在设计计算中予以控制，本文将建筑结构的功能划分为叁个水平，即使用良好、人身安全和防止倒塌，并采用层间位移角限值来量化框架结构的功能水平。用作用倒叁角形水平分布荷载的等截面悬臂柱的侧移曲线作为框架结构的侧移模式，并依此确定等效单自由度体系的等效参数，进而确定原结构的基底剪力和各质点的水平地震作用。用静力弹塑性分析方法对结构进行分析，校核结构的侧移形状并评价构件的变形及强度需求，最后用弹塑性动力时程分析加以验证。算例分析表明，本文方法简单实用，便于操作，而且能够控制结构在不同强度水准下的行为。
赵炳震[10]2017年在《方钢管混凝土组合异形柱框架—支撑结构体系力学性能研究》文中提出方钢管混凝土组合异形柱(special-shaped column composed of concrete-filled square steel tubes,简称SCFST柱)可隐藏于墙体内部,室内不露柱子凸角,抗震性能优,综合性能好。采用SCFST柱技术的钢结构住宅建筑效果美观,施工便捷,绿色环保,具有良好的应用前景,将SCFST柱技术成功应用于高层钢结构建筑,具有良好的工程应用价值和社会经济效益。本文提出适用于高层住宅建筑的SCFST柱框架-支撑结构体系,并针对该体系的抗震性能、SCFST柱结构设计计算方法以及SCFST柱的耐火性能等方面进行相关研究,具有重要的科学意义和工程参考价值。本文主要研究内容如下:为研究SCFST柱框架-支撑结构的抗震性能,完成了相关拟静力试验,该结构支撑率先发生屈曲,之后钢梁出现扭转现象,至试验结束SCFST柱也未发生破坏,支撑、钢梁和柱的应变值依次变小,结构体现出合理的破坏机制。结构滞回曲线呈梭形,耗能性能较好,骨架曲线下降较为平缓,体现出良好的延性和变形能力。结构侧向线刚度存在一定下降现象,而强度退化现象并不明显。随着轴压比的提高,支撑框架延性和耗能能力有所下降,抗侧能力和线刚度有所提高;SCFST柱截面加强后,延性、抗侧能力和耗能能力均有所提高。SCFST柱框架-支撑结构变形与框-剪结构变形相一致。在地震作用下SCFST柱各单肢之间存在弱扭转效应,但变形控制在合理范围内,SCFST柱体现出较高的承载能力。支撑框架整体结构抗震性能良好。完成了SCFST柱框架-支撑结构抗震性能有限元分析,数值分析的破坏现象、破坏机制与试验相吻合,且承载力、刚度以及滞回变化规律与试验结果基本一致,验证有限元模型的正确性。针对SCFST柱轴压比、柱截面形式以及支撑刚度等因素进行有限元参数化分析,整体而言,SCFST柱框架-支撑结构的抗震性能对于轴压比的变化并不敏感;加强SCFST柱有利于整体结构抗震性能的提高,且对于抗震第二道防线的加强有重要作用;加强支撑截面对提高结构弹性阶段的整体抗侧刚度作用明显,但是应注意避免结构在大震作用下过“刚”引发脆性破坏。在抗震性能试验研究及有限元分析的基础上,通过线性回归方法建立了SCFST柱框架-支撑结构的叁折线骨架模型,明确了滞回及退化规律,建立了简化滞回模型,对实际工程设计具有一定的指导意义。依托现有结构设计软件,确定SCFST柱结构安全、有效的设计计算方法对于该体系工程应用推广具有重大意义。本文提出实建截面、自建截面和等效截面叁个方法对SCFST柱结构进行设计分析。经研究发现,在整体结构宏观指标计算层面,叁种方法均可行,且具有一定安全储备;在SCFST柱构件验算层面,仅实建截面方法可行。福康家园项目是全国第一个异形柱高层钢结构住宅,本文对该工程进行风荷载分析、多遇地震弹性分析以及罕遇地震下静力弹塑性分析,分析表明结构破坏机制合理,具有较高的承载能力和较好的延性。耐火问题是钢结构工程普遍要面临的一项重要课题,SCFST柱的耐火研究目前尚属空白。本文提出对SCFST柱采用50mm厚蒸压轻质加气混凝土板包裹的防火保护措施,并进行耐火性能试验,耐火极限满足《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)要求。研究表明,试验中试件的轴向压缩变形量微小,柱构件轴压比增大后,轴向压缩变形量变大,耐火极限变小。SCFST柱的钢管柱截面虽较小,但其内填混凝土仍具有一定的吸热作用。防火板包裹后,SCFST柱各单肢柱间形成空腔,空腔对内部板件有一定隔热保护作用。试验得到SCFST柱的温度场分布,截止至试验结束,SCFST柱结构的温度在310℃以下,随着测点距受火表面的距离增大,温度逐渐降低,柱结构一直处于较低温度状态下,体现出良好的耐火性能。最后,结合相关研究成果对实际工程中SCFST柱框架-支撑结构体系的柱、节点、防火与防腐等设计关键技术进行总结,对该结构工程造价进行统计分析,并提出结构优化改进建议,本文研究成果对于实际工程具有直接指导意义。
参考文献：
[1]. 型钢混凝土异形柱框架抗震性能及设计方法研究[D]. 刘祖强. 西安建筑科技大学. 2012
[2]. 钢筋混凝土异形柱框架结构抗震性能研究[D]. 张伟. 西安建筑科技大学. 2004
[3]. T形截面钢和混凝土组合异形柱框架抗震性能试验研究[D]. 张学亮. 广西大学. 2008
[4]. 型钢混凝土T形柱—钢梁空间节点的震损机制与计算理论[D]. 徐金俊. 广西大学. 2016
[5]. 高强钢筋异形柱抗震性能试验和理论分析[D]. 刘晓. 天津大学. 2016
[6]. 聚丙烯纤维增强异形柱框架抗震性能试验研究与理论分析[D]. 赵海龙. 天津大学. 2008
[7]. 钢筋混凝土异形柱框架结构抗震性能分析[D]. 刘德稳. 西南交通大学. 2008
[8]. 钢筋混凝土异形柱框架结构地震作用下的时程分析研究[D]. 王军芳. 西北农林科技大学. 2007
[9]. 钢筋混凝土异形柱框架结构抗震性能及性能设计方法研究[D]. 黄雅捷. 西安建筑科技大学. 2003
[10]. 方钢管混凝土组合异形柱框架—支撑结构体系力学性能研究[D]. 赵炳震. 天津大学. 2017
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