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钢-混凝土组合楼盖及组合框架结构在我国工业及民用建筑中已经得到广泛应用。在地震作用下,钢-混凝土组合楼盖是否能够满足结构空间整体受力的要求,混凝土楼板组合作用对钢框架结构抗震性能的影响如何,我国规范中还没有相应条文,国内的相关研究也较少。本课题以试验研究和理论分析为主要手段,针对我国火电厂主厂房组合框架结构应用中的实际问题,完成的主要工作有:
(1)进行了火电厂主厂房框架结构缩尺模型的试验研究。通过缩尺模型试验,研究钢框架与组合框架、组合框架与带楼面支撑组合框架在弹性阶段抗侧力性能的差异以及考虑组合作用以后取消楼面水平支撑的可行性。完成组合框架缩尺模型在低周反复荷载作用下的破坏试验,研究塑性阶段组合楼盖的隔板性能,以及楼板组合作用对钢框架结构性能的影响。
(2)完成组合楼盖空间作用的研究。建立有限元模型,对弹性阶段影响组合楼盖面内刚度的主要参数进行了分析,提出评价组合楼盖空间作用的新方法,并与试验结果进行了对比。根据提出的刚性楼盖评价方法建立空间组合框架计算模型并进行了塑性分析,验证了塑性阶段组合楼盖空间作用的有效性。
(3)完成组合框架的弹性及静力弹塑性分析。建立了一种新的钢-混凝土组合梁塑性铰模型,可以考虑滑移效应和剪力连接程度对组合梁刚度和承载力的影响。根据建立的塑性铰模型对试验框架进行了推覆分析,分析结果和试验的比较验证了模型的有效性。将该塑性铰模型应用到一幢多层钢框架结构的分析中,研究了楼板组合作用在弹性和弹塑性阶段对钢框架结构性能的影响。
(4)根据试验研究和理论分析的成果,对组合楼盖层剪力分配、框架组合梁的混凝土翼缘有效宽度、框架组合梁的弹性等效刚度及组合梁简化塑性铰模型参数的计算方法给出了设计建议。
本文属于国家自然科学基金资助项目(项目编号:59978021)。