内嵌轻质墙板方钢管混凝土组合柱框架结构抗震性能研究

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方钢管混凝土组合柱(SCFST柱)克服了传统钢结构住宅露梁露柱的缺点,且具备较好的力学性能,符合建筑工业化的发展方向,应用推广前景良好。为研究双钢板连接SCFST柱框架结构的抗震性能以及内嵌轻质墙板对SCFST柱框架结构抗震性能的影响,并为结构整体分析考虑墙板刚度影响提供参考,本文主要开展了以下研究:(1)进行了双钢板连接SCFST柱框架结构(SJ-1)与内嵌轻质墙板SCFST柱框架结构(SJ-2)的低周往复加载试验。SJ-1与SJ-2均是钢梁梁端先发生屈服,然后组合柱柱脚出现开裂、面内边肢鼓屈及内填混凝土被压碎,符合“强柱弱梁”的破坏模式。SJ-2中的内嵌墙板通过与框架梁柱对角顶紧贡献刚度,墙板的破坏多出现在上部和角部,内嵌墙板可在一定程度上延缓主体框架的破坏。(2)SJ-1的滞回曲线为饱满的梭状;SJ-2的滞回曲线前期为轻微梭状,后期为反S形。两试件的位移延性系数均在3.14及以上,极限位移角在1/30及以上,结构的变形性能好。SJ-2较SJ-1正向和负向弹性刚度分别提高了28.0%和19.6%,水平承载力提高了33.2%和13.2%。对比SJ-1,SJ-2强度退化更明显,耗能能力稍好。相同荷载下SJ-2的变形较小,两试件均符合剪切型的变形特征。相比单钢板连接SCFST柱框架,双钢板连接SCFST柱框架的抗震性能较好。(3)采用ABAQUS软件进行参数化分析,结果表明:增大弹簧刚度,对提高结构的初始刚度影响显著,但弹簧刚度较大时,其提升效果减弱。增大墙板的厚度或强度,可提高结构峰值荷载。纯框架结构的峰值荷载和初始刚度随着轴压比增加基本呈线性下降;内嵌墙板框架随轴压比增加,墙板对初始刚度的贡献有所增大。增加组合柱面内柱肢对提高框架抗侧性能影响显著。(4)利用对角弹簧斜撑简化考虑内嵌墙板刚度的影响,整体分析结果表明:SCFST柱框架住宅算例的周期折减系数介于0.85~1.00之间,设计中可按墙板填充率在该区间线性插值得到周期折减系数。多遇地震作用下,考虑墙板实际刚度影响后结构的层间位移角减小,侧向刚度、层剪力和倾覆弯矩增大,但框架部分承担的层剪力和倾覆弯矩减小,梁柱构件上的剪力和弯矩也有所减小。周期折减系数法的计算结果较保守,本文简化方法可较精细地考虑墙板布置和刚度的影响。
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