SRC柱-钢梁混合框架抗震性能与设计方法研究

SRC column-Steel beam mixed frame have been widely adopted by tall structure recently for its remarkable economic benefits and simply Construction technology. However, the research on the mixed frame is far behind compared with the engineering practice. In the project, Seismic performance and design theory will be studied according to the research trend, the current test method and finite element skill. Firstly, elasto-plastic parametric model for SRC column-Steel beam mixed frame will be established, in which the slab spatial composite effect be taken into consideration. Then low cyclic loading experiment on a 1/3 mixed frame structure model will be carried out, which will verify the applicability of the parametric model. Based on the test result and the calculation data, the seismic performance of mixed frame will be learned, such as structure failure mode, Carrying capacity,deformation law,stiffness degradation, energy dissipation capacity,etc. At last, some suggestions for details of seismic design, simplified design method and some calculations coefficient for Earthquake response will be proposed, which may provide a supplement to the related seismic design codes and basic results for engineering application.

SRC柱-钢梁混合框架结构因具有显著的经济效益和便捷的施工工艺，近年来被越来越多的应用于高层建筑中。本项目基于SRC柱-钢梁混合框架理论研究远落后与工程实践的现状，结合当前的研究趋势、试验方法和有限元技术，对其抗震性能和设计方法进行研究。探讨该混合框架结构形式的主要受力机理和关键影响参数，开发SRC构件杆系有限元模型模拟方法，建立混合框架结构梁-壳混合精细化模型来研究楼板空间作用的影响，并最终实现适合混合框架大规模计算的高效全杆系弹塑性参数化模型；对一榀1/3比例混合框架模型进行低周反复荷载试验，根据试验结果和大量弹塑性分析数据，掌握混合框架破坏模式、承载能力、变形规律、刚度退化、耗能能力等抗震性能；在此基础上提出混合框架简化设计方法，确定关键设计指标，从而完善相关规范条文，为混合框架在高层中的可靠应用提供基础依据。

SRC柱-钢梁混合框架是一种广泛应用于高层建筑的框架结构形式。本项目针对SRC柱-钢梁混合框架抗震理论研究落后于实践的现状，采用理论、试验和有限元模拟相结合的方法，对其抗震性能和设计方法进行了研究，探讨了该框架的破坏模式、承载力、延性、耗能等抗震性能。试验表明， 试件在加载的过程中都经历了弹性-塑性-极限承载力-破坏等四个阶段，节点核心区域剪切变形严重，且钢梁翼缘发生屈曲破坏，表现为节点剪切破坏和梁端弯曲破坏两种。试件整体的滞回曲线呈梭形，比较饱满，呈现出良好的耗能能力。全部试件的位移延性系数在3.91~6.90的范围内，约为纯钢框架节点的 2.5~4.5倍，表明钢-混凝土组合框架节点具有良好的延性，整体抗震性能优良。轴压比的增加会降低构件的位移延性；节点处增设X筋对于结构整体耗能影响不大，但能够有效地延缓混凝土的开裂，提高节点区混凝土的抗裂度。另外，是否考虑混凝土楼板空间作用对结构抗震能力影响较大，增加楼板的宽度能有效地提高构件的承载能力。最后通过试件抗剪承载力实测值与规范提供公式值比较，表明目前规范提供的抗剪承载力计算过于保守安全，建议适当增大混凝土抗剪承载力计算值，减小轴压力的有利影响。