钢管约束混凝土结构体系的力学性能与设计理论

基本信息
批准号:51438001
项目类别:重点项目
资助金额:360.00
负责人:周绪红
学科分类:
依托单位:重庆大学
批准年份:2014
结题年份:2019
起止时间:2015-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘界鹏,狄谨,王卫永,甘丹,田炜烽,曹亮,程国忠,李彬洋,滕跃
关键词:
静力性能设计理论钢管约束混凝土结构体系试验研究抗震性能
结项摘要

Tubed concrete column is a new kind of composite member including tubed RC column and tubed SRC column. Tubed concrete columns are becoming a popular structural solution for high-rise building applications because of their excellent mechanical properties, efficiency in construction, as well as low construction cost. High-rise tubed concrete hybrid structure systems (also called as tubed concrete structure systems) consist of tubed concrete columns, RC/steel beams, steel braces and RC shear walls, which have a promising future in China due to their excellent seismic performance. Up to date, extensive research works have been done to investigate the mechanical behavior of tubed concrete column members, but limited research effort has been focused on beam-to-column connections or on the structural system. This research project will perform experimental, theoretical and numerical investigation on four types of high-rise tubed concrete structure systems including frame system, braced frame system, frame-shear wall system and frame-tube system. Simplified mechanical model will be proposed to study the static and seismic behavior of key members, beam-to-column connections and structure systems based on the results of typical high-rise building structure systems. Designing equations or simplified analysis method will be brought up for daily design routine to predict the static or seismic resistance of tubed concrete structure system. The achievements of this project will improve the design theory of tubed concrete structure systems and will promote the development of such innovative composite structural systems in China.

钢管约束混凝土是一种力学性能优越、施工方便、造价低廉的新型组合柱,包括钢管约束钢筋混凝土和钢管约束型钢混凝土两种形式。课题组的初探性研究结果表明,由钢管约束混凝土柱与混凝土/钢梁、钢支撑、混凝土剪力墙等构件组成的钢管约束混凝土混合结构体系(简称钢管约束混凝土结构体系)抗震性能优越,在我国应用前景广泛。钢管约束混凝土在国内外的高层建筑中已逐渐得到应用,但国内外的研究主要集中于构件,对梁柱节点和结构体系的研究还未开展,导致理论研究落后于工程实践。本项目将对高层建筑钢管约束混凝土框架、框架-支撑、框架-剪力墙和框架-筒体四种结构体系进行研究。课题组将在传统的高层建筑结构体系研究的基础上,采用试验研究、有限元数值模拟、理论分析和简化力学方法相结合的手段,对关键构件、梁柱节点、结构体系的静力与抗震性能进行研究,提出简化力学模型,建立静力与抗震设计理论,为这种新型结构体系的广泛应用提供理论基础。

项目摘要

钢管约束混凝土是一种力学性能优越、施工方便、造价低廉的新型组合柱,包括钢管约束钢筋混凝土和钢管约束型钢混凝土两种形式。由钢管约束混凝土柱与混凝土/钢梁、钢支撑、混凝土剪力墙等构件组成的钢管约束混凝土混合结构体系抗震性能优越,在我国应用前景广阔。本项目在传统的高层建筑结构体系研究的基础上,采用试验研究、有限元数值模拟和理论分析相结合的手段,对钢管约束混凝土关键构件、梁柱节点、结构体系的静力、抗震及抗火性能进行系列研究,取得以下主要成果:.(1)揭示钢管约束型钢混凝土柱的静力和抗震机理及性能。开展钢管约束型钢混凝土构件的轴压、偏压和滞回试验,揭示关键参数对试件破坏模式、极限承载力、稳定与抗震性能的影响规律,建立基于构件破坏机理的精细化数值计算模型。.(2)揭示钢管约束混凝土结构梁柱节点的静力与抗震机理及性能。开展钢管约束混凝土柱-RC/钢梁节点的静力与抗震性能试验,明确节点区分区约束机制、界面受剪性能与节点核心区破坏模式,提出节点核心区的分析方法和受剪简化力学模型。.(3)明确钢管约束混凝土结构体系的抗震机理和性能。开展钢管约束钢筋混凝土柱-RC/钢梁框架结构的抗震试验,探明关键参数对结构整体破坏模式和抗震性能的影响,对比分析钢管约束混凝土与钢管混凝土结构体系(框架,框架-剪力墙,框架-核心筒)的抗震性能,揭示在大震作用下结构体系的塑性变形机制与耗能机理。.(4)明确钢管约束混凝土柱的抗火机理和性能。开展钢管约束混凝土柱的耐火试验,探明关键参数对构件的温度场、耐火极限和临界温度等影响规律,提出钢管约束混凝土柱的耐火极限验算方法。.(5)建立钢管约束混凝土构件、节点与结构体系的设计理论。建立了钢管约束混凝土受压应力-应变关系模型,提出构件轴力-弯矩相关计算理论与稳定设计方法,建立钢管约束混凝土柱-RC/钢梁节点的静力与抗震承载力计算理论,提出钢管约束混凝土结构体系的抗震设计理论与构造措施。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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