浅谈钢管混凝土结构抗震性能研究

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1、浅谈钢管混凝土结构抗震性能研究：简要论述了钢管混凝土构件、梁柱节点、空间桁架动力性能和框架结构等方面研究结论，并提出有待解决的问题。　　关键词：钢管混凝土；抗震性能　　Abstract:thisarticlebrieflydiscussesthesteeltubeconcreteponent,beam-columnjoints,spacetrussdynamicperformanceandtheframestructureresearchconclusion,andputsforstobesolv

2、ed.　　Keyicperformance　　　　　　：TU399：A　　　　自上世纪八十年代后期开始，钢管混凝土逐渐用于高层建筑中，从局部采用到整体采用，发展十分迅速，是因为它具有一系列的优点：承载力高，抗压和抗剪性能好，可以减小柱的截面尺寸，节约建筑材料，增加建筑空间；塑性和韧性好，抗震性能优越，延性好，耐火性能好；钢管取材容易，制作工厂化，施工安装方便，符合现代化施工技术的要求。　　在发生地震时，由于钢管的约束作用，混凝土不发生剥落或崩裂，使混凝土优越的抗压性能得以充分发挥，同时钢管本身又具

3、有良好的抗拉性能，因此钢管混凝土具有很好的抗震性能。为了使钢管混凝土能够安全可靠的用于高层建筑，必须对其抗震性能进行全面深入的研究。　　1钢管混凝土构件在反复荷载作用下的和滞回性能和延性[1]　　当钢管混凝土构件用于地震区的建筑物时，为了防止建筑物受到地震作用的破坏，需进行抗震设计规范中规定的结构弹塑性地震反应分析。因此，研究钢管混凝土构件的滞回性能，确定滞回曲线模型，作为结构弹性地震反应分析的基础。　　研究构件在反复荷载作用下的滞回性能，一般在框架体系中取出一根柱子，两端固定，在上端受定值N轴心

4、力和反复水平力P的作用，然后取出下半根柱子，在N和P的作用下，进行试验，以获得和滞回曲线。　　钢材的本构关系采用双线型模型，近似的模拟了钢材的弹塑性阶段，把塑性阶段和强化阶段简化为一条斜直线。混凝土的本构关系采用边界面模型，根据此模型，对混凝土在各种荷载作用下的荷载-应变关系做了计算比较，和试验结果吻合良好。　　根据有限元方法，单元采用八节点等参单元，采用位移加载法，对构件进行试验和分析得到的典型骨架曲线和滞回曲线，无下降段，曲率延性极好，从这一点看，钢管混凝土构件的抗震性能胜过钢结构。滞回曲线很

5、饱满，位移延性和耗能性能都很好。　　2钢管混凝土框架梁柱节点的抗震性能　　钢管混凝土结构的梁柱连接节点形式主要有外加强环式、内隔板式、全焊接连接、栓焊混合连接和锚定式连接等。　　哈尔滨工业大学张大旭[2]等对加强环式节点进行了试验研究，其设计了两组梁柱节点，一组考察了梁端发生破坏时节点的动力性能，另一组考察在削弱核心区情况下节点核心区发生破坏时节点的动力性能，试验结果表明钢管混凝土梁柱节点具有较高的抗剪承载力和良好的抗震性能。　　山东建筑工程学院周学军和曲慧[3]对栓焊混合连接和全焊接连接在低周往

6、复荷载作用下的抗震性能进行了试验研究，通过三维实体建模，利用非线性有限元方法研究了两种节点的滞回性能，并对两种节点形式的抗震性能进行了比较，结果表明全焊接和栓焊混合连接的方钢管混凝土框架梁柱节点在低周往复荷载作用下的滞回环相当饱满，节点的耗能比和延性系数都较大；全焊接连接节点的抗震性能优于栓焊混合连接节点的抗震性能。　　内隔板式节点是钢管混凝土体系中研究和应用最广泛的节点形式之一。西安建筑科技大学王先铁[4]等通过低周反复加载试验对3个内隔板一面贯通式节点进行了试验研究，研究了不同轴压比情况下节点

7、的滞回性能、强度及刚度退化、延性、耗能性能及破坏特征。试验结果表明试件的层间位移延性系数为2.11~2.32，峰值荷载时的能量耗散系数为1.141~1.502。在保证节点加工质量的前提下，内隔板一边贯通方钢管混凝土柱与H形钢梁连接节点可以替代传统的内隔板式节点。　　3钢管混凝土空间桁架的动力性能　　到目前为止，很多钢结构高层建筑都采用整浇的钢筋混凝土内筒来抵抗地震作用和风荷载。这种混合结构体系虽具有节约钢材，造价较低的优点，但也存在一些问题：1）钢筋混凝土内筒和钢框架的抗弯刚度相差悬殊，在风荷载与

8、地震作用下抗弯时，不能满足平截面假设：为此，必须沿高度设置一定数量的刚伸臂，既浪费钢材，又增加了结构的复杂性。2）在强大的侧向荷载作用下，内筒难免开裂，刚度将迅速下降的这一问题尚无足够的研究。3）内筒必须从基础开始，自下而上现场浇灌混凝土，致使地下室部分工程不能采用全逆作法施工，常成为高层建筑施工进度的滞后部分，影响建造速度；4）内筒自重很大，增加了基础的负担，提高了工程造价。　　钟善桐，张文福，屠永清[1]等结合工程进行了一个模型试验，中心为8根钢管混凝土柱组成的空间桁架体系内筒