基于延性的型钢超高强混凝土框架结构体系抗震性能与抗震设计关键技术研究

地震造成的建筑破坏、倒塌往往造成巨大的人员伤亡和经济财产损失。在历次大地震中，实腹式型钢混凝土组合结构仅仅发生轻微破坏，表现出很好的抗震性能。随着高层和超高层建筑的大量兴建，柱子承受的荷载显著增加，混凝土不断向超高强发展，但超高强混凝土表现出的高脆性也限制其在工程领域中的应用。型钢超高强混凝土组合结构充分利用了超高强混凝土的抗压性能,并且利用型钢对混凝土的约束，很好地解决超高强混凝土的脆性问题。研究表明型钢超高强混凝土构件具有较好的延性，因此型钢超高强混凝土框架在地震区的高层、超高层建筑中有广阔的应用前景。目前国内外关于型钢超高强混凝土框架的研究及规范规程均滞后于工程应用。本课题拟通过试验、理论和有限元模拟相结合的研究方法，系统地开展型钢超高强混凝土框架结构体系抗震性能研究，重点研究构件延性与结构整体延性的关系，结构延性如何在抗震设计中实现，并提出对应的结构抗震设计方法。

地震造成的建筑破坏、倒塌往往造成巨大的人员伤亡和经济财产损失。在历次大地震中，实腹式型钢混凝土组合结构仅仅发生轻微破坏，表现出很好的抗震性能。随着高层和超高层建筑的大量兴建，柱子承受的荷载显著增加，混凝土不断向超高强发展，但超高强混凝土表现出的高脆性也限制其在工程领域中的应用。型钢超高强混凝土组合结构充分利用了超高强混凝土的抗压性能,并且利用型钢对混凝土的约束，很好地解决超高强混凝土的脆性问题。研究表明型钢超高强混凝土构件具有较好的延性，因此型钢超高强混凝土框架在地震区的高层、超高层建筑中有广阔的应用前景。目前国内外关于型钢超高强混凝土框架的研究及规范规程均滞后于工程应用。本课题通过试验、理论和有限元模拟相结合的研究方法，系统地对型钢超高强混凝土框架柱、节点、一跨一层框架以及两跨三层组合框架结构体系进行抗震性能研究，观测各型钢超高强混凝土结构在低周反复荷载作用下的破坏形态和裂缝开展，并对试件的荷载-位移曲线、水平承载能力、位移延性、耗能能力以及强度刚度退化等进行了分析。结果表明：框架结构基本实现了梁铰破坏机制，在试验轴压比高达0.38的条件下，型钢超高强混凝土框架水平荷载-侧移滞回曲线圆润饱满，顶点及各层间位移延性系数达4.32～6.06，框架试件的强度和刚度退化较为平缓，说明其具有良好的变形性能和耗能能力，即抗震性能优良，可为实际工程应用提供设计参考。