钢筋混凝土柱-钢梁组合框架结构抗震性能分析

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钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)组合框架结构兼有钢结构和混凝土结构的优点,以其卓越的整体性能和经济性越来越在各类建筑结构中得到应用。目前,国内外对于此类结构的节点研究较多,而对该类结构体系整体抗震性能的研究却很少,国内外规范中也没有相应的设计方法。本文利用有限元的方法,对RCS组合框架的抗震性能进行了分析,主要研究弯矩增大系数以及轴压比对此类组合结构体系抗震性能的影响规律,并提出各抗震等级下弯矩增大系数与轴压比限值的参考建议值,主要内容包括:当抗震设防烈度分别为6度(抗震等级为四级)、7度(抗震等级为三级)、8度(抗震等级为二级)、9度(抗震等级为一级)时,根据现有规程和规范,设计计算了四个典型的规则RCS组合框架。取出中间具有代表性的一榀,根据规范相应抗震等级的弯矩增大系数以及结构设计软件PKPM中的配筋结果,变化柱中钢筋用量,使弯矩增大系数被分别设定为0.8-2.2之间的8个值。对不同弯矩增大系数下的平面框架进行相应抗震等级罕遇地震下的弹塑性时程分析,得出不同弯矩增大系数下框架结构的破坏模式、层间位移角及顶点位移时程曲线等结果。对数据分布及统计结果进行分析,给出不同抗震等级下RCS组合框架弯矩增大系数的参考建议值。当抗震设防烈度分别为6度(抗震等级为四级)、7度(抗震等级为三级)、8度(抗震等级为二级)、9度(抗震等级为一级)时,根据现有的规程和规范设计了四个典型的平面单层单跨RCS组合框架。在柱顶施加代表不同轴压比的轴压力,使轴压比分别被设定为0.06-1.0之间不等的7个值,采用开源地震模拟软件OpenSees进行低周往复的加载模拟,得出不同轴压比下框架结构的滞回曲线、骨架曲线、承载力特征值以及延性等结果。综合考虑延性、承载力随轴压比变化情况等提出轴压比限值的建议参考值。最后通过一个8度抗震等级二级的工程实例结合上述弯矩增大系数与轴压比限值两个参数的合理建议值,根据现有的规程和规范设计计算了四个典型的两跨六层RCS组合框架,通过Pushover分析及弹塑性时程分析研究不同参数情况下组合框架的能力曲线、层位移曲线等结果,进而验证参数建议值的合理性。
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