钢—混凝土混合结构中半刚性组合连接的性能与设计

钢-混凝土混合结构兼有钢结构施工速度快和混凝土结构刚度大、成本低等优点，是一种与我国国情相符合的高层建筑结构形式，大量用于我国的高层建筑特别是超高层建筑结构中。典型的钢-混凝土混合结构是外框架采用钢结构，内筒采用钢筋混凝土结构，形成钢框架-混凝土核心筒体系。连梁与钢筋混凝土以及框架之间的连接是保证框架与筒体共同工作的关键部位。本项目拟运用试验研究、数值模拟与理论分析相结合的方法，首次对钢-混凝土半刚性平端板连接组合节点在弯矩和拉力共同作用下的破坏模式、工作机理、极限强度与变形、延性等性能展开系统研究，提出了该类组合节点的弯矩-转角关系计算公式，给出连接弯矩－拉力相关关系曲线，给出拉力和弯矩共同作用下的平端板连接组合节点设计方法.

本项目主要对高层结构中半刚性梁-柱连接和梁-墙连接的往复弯矩荷载下的滞回性能进行研究。设计制作了4个钢-混凝土组合梁与钢柱之间齐平式端板连接组合节点试件和4个钢梁与钢柱之间齐平式端板连接和5个钢梁与钢筋混凝土墙之间的连接，完成了其在无轴力、梁端受10%Nb轴向拉力、受20%Nb轴向拉力和受10%Nb轴向压力情况下受往复弯矩荷载的拟静力试验；采用考虑几何非线性、材料非线性和接触非线性的三维有限元方法对试件进行数值模拟和分析；并在此基础上，利用组建法建立了相应的理论分析模型。结果表明，梁端轴向拉力加剧了试件的变形和破坏，使其承载力、刚度及耗能能力等均有一定程度的降低，并且随着拉力的增大降低幅度增大；梁端轴向压力在前期延缓试件变形及破坏，但当试件变形较大时，压力产生的二阶效应将使试件提前破坏，试件的刚度和强度退化较快；无论梁端存在轴向拉力还是压力，试件的延性均有明显降低，其总耗能能力下降。