钢管混凝土框架结构抗震性能的试验与理论研究-结构工程专业论文.docxVIP

摘 摘 要 目前，国内外对钢管混凝土结构的研究大多集中于基本构件的力学行为， 较少开展钢管混凝土框架结构工作性能的研究。本文对钢管混凝土框架结构的 抗震性能进行了系统的试验与理论研究，因而具有重要的理论意义和工程价值。 本文研究工作的创新性和所取得的研究成果主要表现在以下几个方面： 1、钢管混凝土框架结构抗震性能的模型试验研究。基于现行规范，设计 制作了～榀1／3比例的两跨三层钢管混凝土框架结构模型，并进行了低周反复 荷载作用下的抗震性能试验研究，结果表明，基于现行规范所设计的钢管混凝 土框架在地震时能形成梁铰破坏机制，框架的变形能力、承载能力、延性、耗 能能力等受力性能均满足抗震要求。框架模型的有效延性系数达到了7．54，远 大于一般延性框架延性系数应不小于4的要求。同时，基于钢管混凝土柱抗弯 刚度研究成果，应用“D”值法的基本原理，计算了钢管混凝土框架结构的水平侧 移，理论计算值与试验测试值符合较好。 2、钢管混凝土框架结构抗震性能的非线性有限元分析。基于钢管混凝土 受力特点，建立了适用于反复荷载作用下钢管混凝土结构材料的本构关系。分 别应用钢管混凝土统一模量理论和分离模量理论，考虑材料非线性、几何非线 性和节点加强和刚度退化等因素的影响，采用APDL参数化程序设计语言编制 的命令流，对钢管混凝土框架在低周反复荷载作用下的受力性能进行了非线性 有限元分析，并与模型试验结果相比较，二者吻合较好，从而验证了基于统一 理论的钢管混凝土结构设计方法的可行性和适用性。 3、钢管混凝土框架结构的抗震可靠度分析。针对现行规范所设计的钢管 混凝土框架，应用Monte Carlo随机模拟法，分析了结构在小震作用下各梁端和 柱端截面屈服的相关性，由此建立了结构在小震作用下的可靠度分析方法。以 结构总体破坏指标建立极限状态方程，采用适合强柱弱梁型框架结构分析的杆 系模型，提出了～种钢管混凝土框架结构在大震作用下的可靠度分析方法。参 照现行规范的结构构件抗震设计方法，建立了基于可靠度理论的钢管混凝土框 架结构体系的抗震设计表达式，分析了地震作用的变异性和抗力的变异性对地 震作用分项系数的影响，给出了不同抗震类别的钢管混凝土建筑的抗震调整系 数和地震作用分项系数。 关键词：钢管混凝土结构；抗震性能；模型试验，非线性有限元分析；抗震可 靠度 ABSTRACTMechanics ABSTRACT Mechanics performance for the members of concrete—filled steel tubular(CFST、 structure has been studied in many counties at present．However,research on the working performance of CFST frame has seldom been investigated． In this dissertation，the experimental and theoretical research on seismic behavior of CFST frame structures is systematically performed，and the major achievements are obtalned as follows： (1、Experimental research on seismic behavior of CFST structures．According to the current codes．an one也ird scaled 2 bays．3-stories model of CFST frame is designed and manufactured，and the experimental research on its seismic behavior is performed under lateral cyclic 10ads．The experimental results show that the CFST frame designed according to the current codes may forrn the beam—hinged failure mechanism under 1ateral cyclic loads．and its deformation capacity,bearing capacity, ductility and energy dissipation may meet the requirement for seismic design，in which the effective ducfil