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钢板-既有砖砌体组合结构是由钢板、既有砖砌体、对拉螺栓以及灌注材料组成,主要应用于既有砖混结构房屋大空间改造及加固,是一种比较新颖的结构形式。当进行大空间改造时,钢板-既有砖砌体组合梁与组合柱在一起形成了钢板-既有砖砌体组合框架。此时,钢板-既有砖砌体组合框架的抗震性能直接影响着被加固改造房屋的整体抗震性能。为了研究钢板-既有砖砌体组合框架的抗震性能,本文对两榀单层单跨组合框架进行了低周反复荷载下的试验研究,试验考虑竖向压应力水平的影响,得到了组合框架的破坏机制、滞回曲线、骨架曲线、承载力、强度退化、刚度退化、延性和耗能能力等抗震性能指标。研究结果表明,钢板-既有砖砌体组合框架的滞回曲线饱满,没有明显捏缩现象,位移延性系数达到3.18-4.20,具有较好的耗能能力和延性;竖向压应力水平对组合框架的抗震性能有一定的不利影响,不大于0.2时竖向压应力水平的影响规律不明显。
在试验研究的基础上,利用ABAQUS分析软件建立钢板-既有砖砌体组合框架的有限元模型,基于试验得到的水平荷载-位移关系曲线对有限元模型进行修正。依据得到的有限元分析模型,对钢板-既有砖砌体组合框架的不同参数,如竖向压应力水平、钢材屈服强度、砌体抗压强度、钢板厚度、框架跨度、螺栓布置方式等进行了比较分析,得到了各参数对钢板-既有砖砌体组合框架荷载-位移关系曲线的影响规律。此外,基于试验拟合的方法,建立了适用于钢板-既有砖砌体组合框架的恢复力模型,涉及三折线型骨架线模型和刚度退化模型;提出了钢板-既有砖砌体组合框架各阶段的刚度计算公式,考虑刚度折减的水平地震作用和位移计算方法。最后,根据试验和模拟分析得到的结果,初步提出了钢板-既有砖砌体组合框架的原则性抗震构造措施,为此类组合结构的工程设计提供参考。