传统风格建筑钢—混凝土组合框架拟静力试验研究

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中国古建筑因其独特的结构形式和布置规模,成为世界上独具风格的一门建筑学科,是中华民族珍贵的文化遗产。随着社会的进步与发展,古建筑在防火和防腐蚀方面的缺陷日益显著。随着新技术和新材料在建筑行业的运用,具有传统风格的仿古建筑开始在中国建筑领域兴起,它既可以对中国传统文化的继承和发扬,同时又能满足现代的功能需求。但由于结构设计中并无专有传统风格建筑设计标准可供参考,现行规范也不完全适用传统风格建筑结构设计。因此有必要对仿古建筑框架的抗震性能进行研究。为了研究传统风格建筑钢-混凝土组合框架抗震性能,以位于抗震设防烈度7度区的某传统风格建筑钢-混凝土组合建筑物为原型,设计制作了一榀1:2平面框架模型,对其进行拟静力试验研究,通过对一榀1:2的传统风格建筑钢-混凝土组合框架进行低周反复加载试验,并加载至试件承载能力下降至极限荷载的85%时停止试验。观察其受力过程及破坏形态,对其荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、承载能力、位移角、刚度、延性、耗能能力以及刚度退化等力学特性进行研究。试验结果表明:传统风格建筑钢-混凝土组合框架属于“强柱弱梁”结构,但由于核心受力区形成短柱,致使结构整体加载至试件承载能力下降至极限荷载的85%时东西短柱发生剪切破坏。结构整体滞回曲线呈反s型,位移延性系数为3.24,表明整体延性较好;等效黏滞阻尼系数达到0.112,其耗能能力较为一般。框架层间位移角为1/27,表明结构具有良好的抗震性能和抗倒塌能力。在试验结果的基础上,利用有限元分析软件ABAQUS对试验模型进行了静力弹塑性分析,计算结构与试验结果的吻合度较高,验证了模型的有效性。在此基础上,对试验模型进行了变参数分析,获得了不同钢管屈服强度、混凝土强度、柱纵筋屈服强度及轴压比对模型的影响规律。本文通过试验研究和有限元分析,其研究成果可为仿古建筑抗震性能的进一步研究和实际工程应用提供一定的借鉴意义。
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