型钢混凝土柱抗震性能试验研究方案及有限元分析.pdf

第八届全国现代结构工程学术研讨会 型钢混凝土柱抗震性能试验研究方案及有限元分析卓 孙慧中2陈才华2 陈小刚1,2王翠坤2牟在根1 (】北京科技_k=学土本系．北京100083i2中幽建筑科学训究院结构所，北束IOO@13) 提要：型钢混凝土结构是}_=|前在高层建筑中得到广泛应用的结构形式。为研究型钢混凝r柱的配箍率对构件抗震性能的影响，对 不同轴压比下，不同配箍率构件进行试验研究。奉文介绍试验研究方案，然后根据试验方案利用有限元软件ABAQUS对 8根试验构件进行有限元非线性分析，得到了试件的荷载一位移曲线。 关键词：型钢混凝士杆，抗震性能，配筛率，延性，有限元分析 一、引言 型钢混凝土结构是在钢筋混凝土中配置型钢所形成的组合结构，它是目前高层以及超高层建筑中被广泛应用 的结构形式。研究表明，这种组合构件不仅能更好地发挥各自的材质优点，避免单一材料的弱点，同时由于构件 中型钢、钢筋(箍筋与纵筋)、混凝一卜．二位一体地工作，材料元件之间具有相辅相成的作用。型钢混凝土结构具 有的优点有‘’…：受力合理，承载力大：局部和整体稳定性能好：抗商温性能好；刚度大、抗风、抗震性能良好： 施工周期较短；综合经济效益较好等。 自二十世纪80年代，我国许多单位对型钢混凝土构件部做了不少试验研究，包括受压构件、受弯构件的基 本力学性能和设计计算方法，受弯构件的短期刚度与裂缝宽度计算，型钢混凝土梁柱节点的受力性能．型钢与混 凝士之间的粘结滑移等，取得了一系列的研究成果，并在一些高层建筑工程中应用”1。。 中国建筑科学研究院陈才华对18根剪跨比为4．23的工字型钢混凝土柱做了试验研究。研究型钢混凝土压 弯构件的抗震性能，并详细探讨了轴压比和配箍率对型钢混凝土压弯构件抗震性能的影响”1。为r进一步研究型 钢混凝土柱的配箍率及配箍形式对构件抗震性能影响，并为规范的修订提供参考资料，本课题试验采用十字型钢 混凝土柱，将对8根型钢混凝土柱进行低周反复荷载试验研究，由1：试验构件正在制作养护之中，本文将根据试 验方案，采用有限元软件ABAQUS进行有限元非线性分析。 二、试验方案概况 (一)试伴设计 建材所经过配比试验，按照一定配合比配合而成。 本次试验制作8根犁钢混凝土柱试件，试件由地粱、柱和加载端头三部分组成。柱截面为300mX300mm， lOOX 内埋型钢截面均采用十字形，型铜由两个工字钢180X 6X8组成，试件形状及截面尺寸如图2．1：柱的纵 筋配置为2010，箍筋采片j6的矩形封闭式的“井”宁箍筋。型钢含钢率为7．22％，纵筋配筋率为1．75％。为 保证试件发生弯曲破坏，剪跨比取为3，试件高度取1000mm。加载端头尺,--j‘为600mmX300mmX200ffl珂，地梁尺寸 为1200mmX500mmX600m，型钢埋深比取为2．5。 目：北京市重点实验室开放基金资助项臼。 工业建筑2008增刊 1527 画 1 囤2 试件n何R寸示意图 46。 试验变化的参数是轴压比和配箍车。8根构什分为两组，轴压比丹别为04和0 设计轴爪比n的确定足根据《型钢概撮l纰台鲒构技术规程》(JGJl38r2001)”1对框架韩一、=、2级抗 5、o65及o 65及075-考虑到荷载壤台系数和 震的耍求，分别为o 75-车试验的试件的设计轴压比m取0 材料强度分项系数，得到试骑轴压比n。和设计轴Ⅱ比‰的关系为‰=1．625xn,。因此·与设计轴压比‰对应 4及046。 的试验轴扯比R取为0 配箍翠的要求作为基本值，然后在此基础}．降低三档，H口组试件cp采用四种不同的体积配箍率。根据设H轴压 “凡