装配式RCS混合结构基本力学行为与性能抗震设计理论

针对目前建筑工业化对新型装配式结构体系创新的迫切需要，提出一种性能优越、拼装方便、钢梁灾损可更换的新型装配式混凝土柱-钢梁(RCS)混合结构，并对其装配性能、抗震性能、地震反应分析方法和设计理论开展系统研究。主要包括：进行装配式RCS梁柱节点、柱拼装节点和组合件基本力学行为和抗震性能试验，研究合理连接构造、抗剪机理、变形组成以及拼装施工过程的力学行为和安全评价方法等；进行多层装配式RCS混合结构拟静力和拟动力试验，研究不同设计地震水平下RCS结构地震反应规律、动力特性、破坏机制、灾损梁替换技术、变形性能、不同地震水平性态指标和地震反应分析方法等。在试验研究和理论分析基础上，提出装配式RCS混合结构的力学模型、各阶段的强度、刚度和变形计算方法，最终建立基于性能的装配式RCS混合结构抗震设计理论框架和方法。研究成果可为装配式RCS混合结构的设计计算提供科学依据，促进该新型装配式结构的推广应用。

针对目前建筑工业化对新型装配式结构体系创新的迫切需要，提出一种性能优越、拼装方便、钢梁灾损可更换的新型装配式混凝土柱-钢梁(RCS)混合结构，并对其装配性能、抗震性能、地震反应分析方法和设计理论开展系统研究。主要完成的研究内容如下：(1) 开展了该新型装配式RCS混合节点抗震性能试验，重点研究了强节点系数、节点核芯区加劲腹板构造、钢梁与节点连接构造等参数对试件破坏模式、滞回耗能特性和变形组成的影响。分析了该节点的抗剪受力机理，提出了节点抗剪承载力计算方法。(2) 针对不同装配构造的RC柱力学行为开展系统试验研究。完成了足尺装配RC柱的受弯、受剪和抗震性能试验，重点研究装配构造对试件拼装节点弯剪性能的影响，研究轴压比和装配构造对RC柱抗震性能的影响。 (3) 围绕装配式RCS混合结构的施工过程力学行为开展试验研究。完成了7个足尺装配式RC柱不同施工阶段的轴压试验，研究拼装段养护龄期对装配式RC柱轴压性能的影响。(4) 围绕装配式RCS混合结构的震损可替换技术开展试验研究和数值仿真。提出了两种新型装配式震损可更换组合柱拼装节点形式。通过足尺试件的低周反复加载试验，重点研究不同装配构造和轴压比对新型组合柱的抗震性能、震损可替换性和震损替换后性能的影响。(5) 为进一步提高装配式RCS混合结构的抗震性能，采用核心型钢混凝土(CSRC)柱替代普通RC柱。开展了不同配钢形式的大比例CSRC柱轴压试验，重点研究核心型钢截面形式、混凝土强度和体积配箍率等因素对试件轴压性能的影响规律。(6) 为系统研究新型RCS混合结构的设计方法，采用ABAQUAS对装配式RCS混合节点、装配式RC柱、新型可替换组合柱、震损可替换钢梁等构件或组合件进行非线性有限元全过程仿真，通过与试验结果的对比验证模型的合理性，并在此基础上进行大量参数分析。研究成果可为装配式RCS混合结构的设计计算提供科学依据。