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半刚性连接混凝土柱-钢梁(Reinforced concrete column and steel beam, RCS)框架结构是一种能充分发挥钢材和混凝土材料在各自结构和经济上优势的新型装配式结构体系,预制装配的生产工艺可以提高建筑的施工效率和工业化水平。半刚性节点具有较好的转动能力、耗能能力、可修复等优点,其在地震区具有广阔的工程应用前景。现阶段,我国规范对此类结构的设计规定基本空白,且由于节点连接处半刚性的特性,结构设计需要进行非线性迭代分析,难以为工程设计人员掌握,给实际设计计算带来较大困难。因此开展对半刚性连接RCS框架结构实用抗震设计方法的研究不仅具有理论意义,还具有工程价值。本文基于已有试验,通过理论分析对半刚性连接RCS框架结构实用抗震设计方法展开了系统研究,主要研究工作和成果如下: (1)节点的受力性能分析。基于试验分析,并根据半刚性连接RCS节点的特性,推导了半刚接节点的初始转动刚度、极限弯矩承载力的表达式,建立了节点弯矩-转角关系的理论分析模型,理论分析结果与试验值吻合较好。并基于此提出了半刚接节点的设计方法。 (2)半刚性连接RCS框架结构整体性能研究。在SAP2000中采用连接单元来模拟半刚接节点,并与试验结果对比从而验证了该建模方法的可行性。采用该方法分别建立了半刚性连接RCS框架和刚接框架结构,对比分析两者的受力性能和抗震性能。半刚性节点削弱了结构的整体刚度,降低了结构自振周期和地震作用,但结构的变形和侧移会相应的增大。因此对于半刚性连接RCS框架而言,在满足层间位移角的情况下,通过对半刚接节点的合理设计,能实现梁弯矩最优分布,物尽其用,节约材料,实现较好的经济效益。 (3)提出半刚性连接 RCS框架结构实用抗震设计方法。通过超强系数(或延性折减系数)建立起小震(大震)弹性地震作用和屈服地震作用的联系,根据大量的算例分析,给出了确定极限状态下屈服基底剪力的超强系数(延性折减系数)建议值,通过该建议值所确定的屈服基底剪力能提供结构在罕遇地震作用下的承载力需求,根据该屈服基底剪力并结合预期的屈服机制,采用塑性设计方法、能力设计方法对结构进行设计,确保结构实现预期的设防目标。 (4)算例设计及性能评估。根据所提出的设计方法设计了3种不同条件下的算例模型,并通过弹塑性分析方法对算例模型进行抗震性能分析,所设计的结构具有良好的抗震性能,满足设计初设防目标要求,从而验证了所提方法的合理性。