钢板-混凝土组合连梁抗震性能及受剪承载力研究

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连梁是(超)高层建筑结构中的关键耗能构件,其承载能力、延性和耗能能力对联肢剪力墙结构体系的抗震性能有着很大影响。钢板-混凝土组合(PRC)连梁是一种新型连梁形式,是一种在承载力、变形性能、耗能能力和施工等方面综合性能更优的连梁形式,但到目前为止,关于小跨高比(ln/h≤2.5)PRC连梁的研究资料还较少,因此,本文通过试验研究和数值模拟对小跨高比PRC连梁的抗震性能和受剪承载力进行分析研究。主要研究内容和成果如下:(1)对5个小跨高比PRC连梁试件进行低周反复荷载试验,分析试件的破坏过程、破坏特征、承载能力、变形能力和耗能能力。结果表明,试件可分为剪切破坏或剪切黏结破坏,PRC连梁内嵌钢板可显著提高小跨高比连梁的受剪承载力和耗能能力;随着钢板厚度增加,连梁的开裂荷载、开裂位移、极限荷载及极限位移不断增大,延缓了对角斜裂缝的发展。(2)采用两类单元创建有限元模型并分别验证,利用实体单元模型分析试验试件中纵筋的应变和内嵌钢板的弯矩、剪力、轴力等内力;利用分层壳单元模型进行多参数研究,创建64个模型分析研究跨高比、钢板配板率和纵向配筋率对受剪承载力的影响,结果表明:分层壳单元模型结果比实体单元模型更接近试验结果,跨高比、内嵌钢板配板率是影响小跨高比PRC连梁受剪承载力的最重要因素。(3)采用强度叠加理论,在型钢-混凝土组合框架梁受剪承载力计算方法的基础上,提出适用于小跨高比PRC连梁的受剪承载力计算公式,并与其他相关文献计算结果进行对比分析。结果表明,本文提出的小跨高比PRC连梁受剪承载力公式标准差较小,计算结果更接近其实际受剪承载力,提出的受剪承载力计算公式可较为准确地预测小跨高比PRC连梁的受剪承载力。
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