论文部分内容阅读
超高层混凝土结构设计过程中,梁柱混凝土设计强度相差较大的情况是难以避免的。设计时要求梁柱节点核心区的混凝土强度应与柱混凝土强度相同,但传统的施工方法易产生施工质量问题,导致节点核心区混凝土强度达不到设计要求。若采用夹心节点的施工方法,既能保证节点核心区施工质量又能节省工期,但节点核心区混凝土强度等级与梁板混凝土强度相同,低于设计要求的柱混凝土强度等级时,此时超高层混凝土结构的抗震性能是否满足我国规范要求的小震不坏、中震可修、大震不倒抗震设防目标尚不明确。因此,研究节点核心区混凝土强度对超高层混凝土结构的抗震性能的影响具有重要的理论价值和实践意义。本文运用MIDAS/GEN有限元分析软件,建立节点核心区混凝土强度与梁混凝土强度相同的数值模型(模型1),模拟采用夹心节点施工方法的超高层混凝土结构;建立节点核心区混凝土强度与柱混凝土强度相同的数值模型(模型2),模拟按传统方法或规范要求施工的超高层混凝土结构。对两种模型进行反应谱分析和静力弹塑性分析及节点核心区抗震承载能力理论分析,得到的结论如下:(1)对模型进行多遇地震作用下的反应谱分析。读取两个模型前6阶周期、周期比、刚重比、最小剪重比、楼层位移比、最大位移角。结果显示,各项抗震指标均能满足规范要求。但节点核心区混凝土等级降低后,结构的周期、周期比、刚重比、最小剪重比、楼层位移比、最大位移角均有小幅增加,节点核心区混凝土强度对结构多遇地震作用下的抗震性能影响不大。读取反应谱分析的节点核心区压应力和剪应力云图发现,节点核心区混凝土强度降低后,结构轴压力较大的底部楼层,柱截面变化的楼层存在抗压强度和抗剪强度不足的情况。(2)对模型进行罕遇地震作用下的静力弹塑性分析。读取两个模型在性能点处的位移、基底剪力、层间位移角以及塑性铰状态。结果表明,模型1和模型2在性能点处的层间位移角满足规范要求的弹塑性位移角限值;但节点核心区混凝土等级降低,结构层间位移角会增大、基底剪力略有降低。若节点核心区混凝土强度降低过多,则会导致结构出现失效状态的塑性铰。(3)根据现行规范或参考文献中的计算公式,结合第3章反应谱分析得到的柱轴力,对典型节点的受压承载力和水平受剪承载力进行计算,分析混凝土强度变化对超高层混凝土结构节点承载力的影响。结果表明,节点核心区混凝土强度等级变化对节点的轴心受压及水平受剪承载力有显著的影响,节点核心区混凝土强度等级降级越多,节点的轴心受压承载力及水平受剪承载力降低越大。