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高层建筑容积率高的特点决定了结构一旦发生连续性倒塌,将导致惨重的人员伤亡和巨大的经济损失,产生恶劣的社会影响。因此,结构的抗连续倒塌性能已引起研究者的广泛重视。节点作为结构构件间的连接部件,其力学性能是结构体系能否抵抗连续性倒塌的关键因素之一。当结构柱发生破坏后,与之相连的节点需在承担弯矩的同时尚能承担附加拉力,并将荷载传递给结构其它构件,但现有研究多关注节点在弯矩作用下的承载力以及变形能力,对拉弯作用情况则很少涉及;此外,现有结构体系的整体抗连续倒塌性研究多侧重于钢结构和钢筋混凝土结构,对组合结构则关注较少。为此,本文对钢管混凝土节点在拉力和弯矩荷载共同作用下的力学性能以及框架柱破坏后的钢管混凝土框架结构的反应进行了较为系统的试验研究和理论分析,具体包括以下四部分内容: (1)以 Benchmark框架为原型,建立了基于9层钢管混凝土平面框架的精细化有限元分析模型,其中,对于所研究节点采用实体单元模拟,而其它构件则采用梁单元模拟。为验证精细化模型在分析结构抗连续倒塌性能的正确性和适用性,同时建立了全部构件采用梁单元以及全部构件采用实体单元的有限元分析模型,利用上述三类模型对该框架关键节点的弯矩—转角关系曲线以及框架整体抗侧刚度进行了对比分析,表明精细化模型可在适度简化的前提下,反映关键节点的真实受力状态并具备分析框架整体性能的能力。 (2)进行了钢管混凝土柱刚接节点在拉力和弯矩共同作用下的试验研究,节点形式包括外环板节点和外伸内隔板节点两种。实测了上述节点的弯矩—拉力相关曲线,获得了受荷全过程中梁端的应变分布、发展以及试件的变形特征,实测了卸载后节点的极限抗弯承载力。基于上述试验,建立了有限元分析模型,研究了不同初始弯矩对节点拉弯承载力的影响。 (3)进行了4跨方钢管混凝土柱—钢梁平面框架的倒塌性能试验研究,实测了失效柱柱顶竖向位移以及框架水平位移,获得了框架梁梁端和跨中应变的分布与发展规律,得到了受荷过程中梁中拉力和弯矩的传递过程与规律。利用精细化模型,采用拆除构件法针对钢管混凝土平面框架进行了非线性动力有限元分析,研究了失效时间、失效柱位置以及梁截面特性对结构抗连续倒塌性能的影响,给出了适用于钢管混凝土框架结构静力分析的放大系数。 (4)提出适用于方钢管混凝土柱与钢梁连接的半刚接节点形式,并对该类节点在拉弯荷载作用下的力学性能进行了试验研究,获得节点的弯矩—拉力相关曲线,分析了节点的受力机理和破坏模式。利用有限元模型对节点的关键几何尺寸进行了参数分析,并给出设计建议。对带有半刚接节点的钢管混凝土柱多层框架进行了拆除构件分析。研究了节点初始转动刚度和抗弯承载力对半刚性钢管混凝土框架倒塌性能的影响规律。