带腋撑型钢混凝土大跨度框架结构受力性能研究

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带腋撑型钢混凝土大跨度框架结构是一种新的结构形式,它除了具有常规型钢混凝土框架结构所具有的优点外,还有以下几个突出的优势:1)通过设置腋撑改变了常规型钢混凝土框架结构的受力模式,有效地提高了结构的承载力和刚度;2)腋撑的设置减小了大跨度框架梁的跨度,从而在不影响建筑物使用功能的基础上,使框架梁的内力减少,所需截面尺寸和配筋也减少,同时更容易满足框架梁挠度和裂缝宽度的设计要求。因此,带腋撑型钢混凝土大跨度框架结构具有广阔的应用前景,但目前尚未有关于带腋撑型钢混凝土大跨度框架结构受力特性和抗震性能的研究。为了研究该新型带腋撑型钢框架大跨度结构的受力性能和抗震性能,本文进行了2个试件分别在竖向对称荷载和竖向非对称荷载作用下的试验,并通过非线性有限元模拟对其受力性能和抗震性能进行了分析,主要工作如下:(1)进行该新型框架结构的模型试件在对称竖向荷载和竖向非对称荷载作用下的试验研究,获取了试件在荷载作用下受力的基本数据。对数据进行整理和分析,详细描述两个试件的试验现象,总结两个试件的裂缝开展形态和破坏形态,分析两个试件的荷载-位移曲线、钢筋的应变规律和型钢的应变规律。(2)利用有限元分析软件ABAQUS,建立有限元模型,对试件进行非线性有限元分析,探讨该新型结构在竖向荷载下的受力特点,并与试验结果进行对比。然后利用已建立的有限元模型施加水平荷载来进一步研究其在水平荷载下的受力性能和抗震性能。通过试验研究和理论分析得出初步结论:带腋撑型钢混凝土框架结构在竖向荷载作用下,其梁上的不利截面位于靠近中柱的梁腋撑连接处;柱上的不利截面位于柱腋撑连接处。在水平荷载作用下,其梁上的不利截面位于靠近水平加载点跨梁腋撑连接处和梁跨中;柱上的不利截面位于远离水平加载点边柱的柱脚。梁端、柱顶和节点区的钢筋及型钢应力均相对较小。这表明腋撑的设置使节点区受力性能得到改善,易满足“强节点”要求。同时,该结构具有较好变形能力,延性良好,可以满足抗震要求。
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