桁架式钢骨混凝土框架节点耗能机理及抗震性能研究

The present work describes the study on the seismic behavior，stiffness degradation mechanism，energy dissipation mechanism，hysteretic，ductility，anchor performance of joints （including middle joints，edge joints and top-level joints）of RC frame with encased steel truss.As a new type of SRC structure，it combines the advantages of steel struss structure and concrete structure. The web member in the core area of the framework is a passive damping device，with the feature of self-controlling，and have good performance in the rigidity degradation discipline，energy dissipation，ductility and hysteretic behavior.The project studies the joints with encased steel truss based on low-cyclic reversed loading tests，pseudo-dynamic tests and finite element analysis. And from the level of joints model，plane model and space model, the rigidity degradation discipline，energy dissipation mechanism，hysteretic，ductility，anchor performance of the joins with steel truss SRC would be researched. The affecting factors and the influence laws would be analyzed to develop the relationship between structural factors and energy dissipation index. A structure form of the joint of RC frame with encased steel truss that achieved optimal energy dissipation failure pattern as well as the anchoring and the designe method were proposed，which can be available for reference of further research and seismic design of the joints with encased steel truss.

研究桁架式钢骨混凝土框架节点（包括中节点、边节点和顶层节点）抗震性能、刚度退化机理、耗能机理、滞回性能、延性性能、锚固性能等基本理论问题。该结构是一种新型结构形式，综合了钢桁架结构和混凝土结构的优点，框架节点区钢桁架腹杆是一种被动阻尼装置，具有自控特点的结构形式，在刚度退化、耗能能力、延性性能和滞回性能等方面具有良好性能。项目通过结构模型低周反复荷载试验、拟动力试验及结构仿真分析方法，从节点构件层面、平面框架结构层面和空间框架结构层面，研究桁架式钢骨混凝土框架节点刚度退化机理、耗能机理、滞回性能、延性性能、锚固性能，掌握主要结构参数对上述性能的影响规律，建立主要结构参数与耗能指标之间的关系。提出实现结构最优耗能破坏模式的桁架式钢骨混凝土框架节点结构形式，掌握桁架式钢骨混凝土框架节点锚固措施及设计方法。为桁架式钢骨混凝土框架结构的应用提供科学依据和理论基础。

本项目提出一种内配置桁架式钢骨的新型混凝土组合结构新体系，结构综合了钢桁架结构和混凝土结构的优点，框架节点区钢桁架腹杆是一种被动阻尼装置，是具有自控特点的结构形式，在刚度退化、耗能能力、延性性能和滞回性能等方面具有良好性能。本项目从框架节点层面和结构整体层面研究结构体系的抗震性能、刚度退化机理、耗能机理及影响参数、节点的连接锚固性能及设计方法、结构整体动力特性及影响参数。根据上述研究内容，项目在理论分析和模拟仿真分析基础上，研究分析了影响参数，确定试验参数，设计了16个桁架式钢骨混凝土框架梁型钢混凝土柱框架中节点、8个中间层边节点、6个中间顶层节点，8根桁架式钢骨混凝土梁、2榀2层双跨2:1模型整体框架、6个桁架式钢骨混凝连梁试件。对上述试件开展了低周反复荷载试验研究和承载力试验研究。根据试验研究成果对新型框架结构体系刚度退化机理、破坏形态、滞回性能、延性、耗能机理以及桁架式钢骨与混凝土的粘结锚固性能开展了理论分析，得到了桁架式钢骨混凝土框架梁具有良好的耗能性能，桁架式钢骨与混凝土的粘结良好，在无需增加栓钉等构造措施的情况下混凝土与桁架式钢骨能够很好的共同工作，克服了整体型钢结构与混凝土粘结强度不足，需要增加栓钉构造措施的不足，试验研究证明框架节点区钢桁架腹杆是一种良好的被动阻尼装置。研究分析了桁架式钢骨混凝土的正截面强度的计算方法，结合试验研究成果，采用有限元仿真模拟，研究分析了桁架式钢骨斜腹杆面积对正截面承载力的影响规律，建立了考虑桁架式钢骨斜腹杆面积的正截面承载力计算方法。项目还研究了桁架式钢骨混凝土连梁的耗能性能机和抗震性能，及桁架式钢骨混凝土框架梁利用桁架式钢骨支撑模板及施工荷载的一次受力后，再进行混凝土浇捣的桁架式钢骨混凝土二次受力对结构承载力的影响分析。得出了考虑桁架式钢骨二次受力的正截面极限承载力的计算方法和承载力的影响规律。结合以上的研究，研究分析了桁架式钢骨混凝土结构在高位转换层结构中的应用，研究分析了桁架式钢骨混凝土结构采用桁架式钢骨作为吊模支撑体系的关键技术问题。通过项目试验研究和理论分析，证明该新型结构体系具有良好的抗震性能及优良的结构性能，掌握桁架式钢骨混凝土框架节点的耗能机理和最优耗能桁架结构形式，建立主要结构参数和耗能指标之间的关系，提出了设计方法，为新型结构体系的应用提供了试验研究成果和理论分析方法。