型钢混凝土异形柱框架结构受力性能研究

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型钢混凝土异形柱框架结构是一种新型结构体系,它集型钢混凝土结构和异形柱框架结构的优点为一体,能避免房间柱楞角凸出等问题,具有承载力高、延性好、抗震性能优、适用美观等特点。但由于理论研究的滞后,制约了型钢混凝土异形柱框架结构的实际应用,因此迫切需要对其在单调和循环荷载作用下的受力性能进行研究。本文采用非线性有限元法对型钢混凝土异形柱框架结构的受力性能进行了较为深入的研究。根据模拟计算的结果,主要研究了其在荷载作用下的承载能力、滞回性能、耗能能力、刚度退化、破坏特征,以及混凝土强度等级、型钢壁厚度及异形柱截面肢高等参数对其受力性能的影响。研究表明:在循环荷载作用下,型钢混凝土异形柱框架结构滞回曲线饱满,表现出良好的耗能能力;型钢混凝土异形柱框架结构具有较大的刚度和承载能力,在循环荷载作用下,刚度和承载力均发生了退化,刚度退化的特点是初期退化快,后期刚度退化趋于平稳,结构破坏时承载力尚能够维持在一个合理的数值上,表明其具有较高的安全储备;随着混凝土强度等级的提高,结构承载力显著提高,但提高幅度逐渐减小,当混凝土强度等级超过C50时,提高幅度下降至10%以下,同时延性下降,但并不显著;增大型钢壁厚度,即提高配钢率,可显著提高结构承载力,改善构件的延性,型钢壁厚度每增加10mm,承载力提高幅度均在10%以上;随着异形柱截面肢高的增大,结构的承载力显著增大,延性和耗能性能也逐渐提高,因此建议在满足异形柱肢长与截面肢高之比大于4的前提下,应优先采用较大的截面肢高。本文分析了型钢混凝土异形柱框架结构在单调和循环荷载作用下的受力性能,得出的结论具有一定的工程参考价值,为进一步研究型钢混凝土异形柱框架结构的抗震性能打下了基础。
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