钢骨混凝土异形柱抗震性能足尺试验研究

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随着居民对建筑美观要求的逐渐提高,异形柱被广泛地应用于建筑中。但普通钢筋混凝土异形柱存在承载能力不足、轴压比限值较低及抗震性能较差等问题,因此建议采用内置钢骨进行增强以形成钢骨混凝土异形柱结构。这样不仅能够发挥异形柱的结构的优势,而且能充分发挥钢与混凝土两种材料的性能,现有文献缺少足尺钢骨混凝土异形柱的研究,因此有必要开展钢骨混凝土异形柱的拟静力试验。对四种同截面不同剪跨比的新型钢骨-栓钉-混凝土足尺异形柱试件进行低周反复荷载试验,分析其破坏过程、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。结果表明:钢骨、栓钉、混凝土能很好地协同工作,试验中未发生脱落或者滑移等现象;剪跨比较大的试件发生弯曲破坏,剪跨比较小的试件发生剪切破坏;试件内置钢骨可以减少裂缝的开展速率,降低裂缝开展数量,减轻试件后期的破坏程度,且同时提高试件的承载能力、耗能能力和延性性能,改善试件的滞回性能;通过进行异形柱的累积损伤分析发现基于有效耗能的改进Park-Ang模型可以更好地反应出混凝土异形柱各个阶段的损伤程度。应用ABAQUS软件对足尺钢骨混凝土异形柱进行有限元分析,模拟结果与试验结果规律一致且吻合较好。在此基础上,研究轴压比、混凝土强度、钢骨强度、钢骨含钢率对试件抗震性能的影响。研究结果表明:轴压比的增大,试件承载力会先增加后降低,延性减小;混凝土强度的改变对试件承载力影响不大,但耗能性能会随强度增大有略微提升;钢骨强度与含钢率的增加,在一定程度上增强试件的承载能力和耗能能力。
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