型钢混凝土转换柱段的抗震性能研究

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1、浙江建筑，第27卷，第9期，2010年9月ZhejiangConstruction，Vo1．27，No．9，Sep．2010型钢混凝土转换柱段的抗震性能研究StudyonseismicperformanceofSRCtransitionalcolumsection赵滇生，王淇，刘帝祥ZHA0Dian—sheng，WANGQi，HUDi—xiang(浙江工业大学建筑工程学院，浙江杭州310032)摘要：在高层、超高层等钢结构中，从十字形柱向箱形柱过渡的转换柱段较为常见，在此应用通用有限元程序ANSYS模拟分析了十字形钢柱腹板伸人箱形柱内的转

2、换段长度、剪跨比、轴压比、配箍率等参数对转换柱段的抗震性能及延性的影响。对比分析了不同模型的滞回曲线，得出各自的位移延性系数和等效粘滞阻尼系数。关键词：型钢混凝土转换柱段；抗震性能；延性性能；滞回特性中图分类号：TU398．9文献标识码：A文章编号：1008—3707(2010)09—0011—041978年6月发生在日本宫城县的地震中，部分单轴一关系为理想弹塑性模型。混凝土材料采SRC建筑物中柱子产生了剪切斜裂缝，但主体结构用等强硬化模型，破坏准则采用William．Warnke五参受到损害不大，而一些RC结构和部分钢结构遭到数破坏准则

3、。了严重破坏，充分说明SRC结构具有良好的延性和材料选用：型钢钢材牌号用Q345，纵筋种类用抗震性能。加上SRC结构具有良好的防火防腐性HRB400，箍筋种类用HPB335，混凝土强度等级用C50。能，在多高层建筑、超高层建筑及大跨建筑中得到广有限元单元类型：混凝土采用solid65实体单泛应用。结构物的变形能力、耗能性能即结构物的元，型钢、刚性垫板采用solid45实体单元，纵筋、箍延性是抗震性能的重要指标，研究人员对SRC结构筋采用link8杆单元。的延性进行了大量的理论和试验研究，重点是最大1．．2模型介绍强度后的延性和滞回特性研究

4、。在SRC．S竖向混建立有限元模型时不考虑型钢与混凝土之间的合结构中常用十字形钢柱向箱形钢柱过渡的转换柱滑移，即认为型钢与混凝土协同工作共同受力，不发段，其相关研究资料和成果目前尚不多见。本文利生粘结滑移破坏。模型中所用的柱子横截面几何尺用ANSYS程序对带转换节点的转换柱段和十字柱寸及配钢形式见图l。根据对称性取一半结构模型的抗震性能进行分析，研究了轴压比、剪跨比、配箍计算，既可减少计算工作量，又保留1／4对称性便于率、十字柱腹板伸入箱型柱内的长度等参数对转换校对。柱高h取实际工程中楼层的一半，近似认为节点抗震性能和延性的影响。反弯点在

5、柱子的中点。为研究轴压比、剪跨比、配箍率、十字柱腹板伸1材料模型和单元类型入箱型柱内的伸人长度等参数对转换柱段抗震性能1．1钢材和混凝土材料模型和延性的影响，本文建立了1O个分析模型，参数见考虑钢材的Bauschinger效应，数值模拟中型表1。所有模型含钢率P：a／A均取4．52％，混凝钢、纵筋、箍筋和刚性垫板均采用双向随动强化模型，土强度等级均用C50。收稿日期：2010—03—25作者简介：赵滇生(1957一)，男，浙江义乌人，副教授，研究方向为钢结构、空间结构。12浙江建筑2010年第27卷1．3水平低周反复荷载处理．试件作用轴压

6、力P后施加水平低周反复荷载日，荷载随时间变化，在ANSYS中属于瞬态动力学分析，亦称时间历程分析，以确定结构在静荷载、瞬态荷载和简谐荷载的任意组合作用下随时间变化的位移、应变、应力和力等性能¨。瞬态动力学分析需要将荷载对时间的关系曲线划分成适当的荷载步。在荷载、时间曲线每一个“拐角”都应该作为一个荷载步，图2为本文的荷载步形式。分析过程中采用位移控制加载。20图1转换柱段模板图10昌／^＼／＼／＼Ai／＼表1模型编号及其主要参数曩o·lOVV1＼l7．20图2加载制度2滞回曲线性态分析结构在循环往复荷载作用下的荷载一变形曲线能够反映结构刚

7、度退化、强度衰减、耗能能力及延性等结构抗震性能的综合特征，也是进行结构弹塑性地震反应分析时确定恢复力特征的主要依据。本文注：表中：^一十字形钢柱的截面高度；^一十字形柱段模型高度；6一用ANSYS模拟分析得到的十字形型钢柱转箱型型型钢混凝土柱的截面高度；p一施加在柱段模型顶部的轴向压力；钢柱的不同转换柱段模型的滞回曲线见图3。日为A一同一截面内的竖向分布钢筋的截面面积；Sh一竖向分布钢筋间图1中施加在转换柱段模型顶端的水平力，△为转距；AA～混凝土、型钢的截面面积；一混凝土抗压强度设计换柱段模型顶端截面形心的位移。值、型钢的抗压、抗拉、抗

8、弯强度设计值。‘一Ⅲ喜～喜。．．．．"’_，／，0050100．1ov／／ol0。010，／一10mm△／10mm△／l0mm△，l0mm．10(a)lfb1Z2(c)佃Z-41，罢w10考耄