型钢混凝土异形柱空间框架地震响应试验研究

发布时间：2020-01-17 12:20

【摘要】：为研究型钢混凝土异形柱空间框架的地震响应,首次对缩尺比为1/4的三榀两跨五层框架模型进行地震模拟振动台试验,输入El Centro波、Taft波和兰州波,分析模型的动力特性、应变响应、加速度响应、位移响应、基底剪力和滞回性能。结果表明:强震作用下,型钢混凝土异形柱框架形成典型的梁铰破坏机制,满足"强柱弱梁"的抗震设计要求;随着输入地震波加速度峰值的增大,结构累积损伤逐渐增加,自振频率逐渐降低,阻尼比增大,加速度和位移响应峰值出现时刻向后推迟;结构在进入塑性阶段的过程中发生扭转变形;基底剪力呈现出先快后慢的增长趋势;滞回曲线饱满,表现出良好的耗能能力。型钢混凝土异形柱框架能够满足强柱弱梁和大震不倒的抗震设防要求。
【图文】：

试件尺寸,配筋,导出量,独立变量

Table1Similitudescalefactors物理量相似系数备注长度(SL)1/4独立变量加速度(Sa)1独立变量弹性模量(SE)1独立变量时间(St)1/2导出量质量(Sm)1/16导出量应变(Sε)1导出量应力(Sσ)1导出量阻尼(Sξ)1/8导出量速度(Sv)1/2导出量试验模型SＲC异形柱的角柱采用L形截面，边柱采用T形截面，中柱采用十形截面，肢高180mm，肢厚60mm，肢高肢厚比为3。框架梁采用钢筋混凝土梁，梁高140mm，梁宽60mm。钢筋混凝土板的厚度为40mm。试件的具体尺寸、配钢和配筋如图1所示。框架柱中的型钢由不同厚度的Q235级钢板焊接而成，进而将U形或非封闭矩形箍筋焊接在型钢上，，并将纵筋与箍筋绑扎在一起形成骨架(图2)。框架(a)试件立面图(b)梁、柱平面布置图(c)板配筋(d)柱截面配钢及配筋(e)梁截面配筋图1试件尺寸及配钢和配筋Fig．1Detailsofspecimen

时程曲线,钢骨架

·90·土木工程学报2017年(a)L形柱钢骨架(b)T形柱钢骨架(c)十形柱钢骨架(d)整体钢骨架图2钢骨架Fig．2Steelskeleton梁、板和基础梁的纵筋采用HＲB400级，框架柱纵筋和基础梁箍筋采用HPB300级，框架梁、柱箍筋采用10号3．0镀锌钢丝。钢材性能指标见表2。试件逐层浇筑过程中预留混凝土立方体试块，测得各层混凝土的立方体抗压强度平均值fcu，m见表3。模型制作完成并养护后，吊装就位，固定于振动台面，如图3所示。表2钢材材性指标Table2Mechanicalindexesofsteel钢材种类直径(板厚)弹性模量Es(GPa)屈服强度fy(MPa)屈服应变εy(10－6)极限强度fu(MPa)10mm1723962301566钢板8mm20832815774776mm20933315934883mm2073221553457101805302850640钢筋8180488269664862103921806588钢丝10号2003211605446表3混凝土材性指标Table3Mechanicalindexesofconcrete楼层1层2层3层4层5层fcu，m(MPa)33．634．534．235．134．4图3试验模型Fig．3Modeloftest1．2波形选择及加载制度试验在西安建筑科技大学结构与抗震教育部重点实验室的三维六自由度振动台上进行。取沿(、)轴方向为X向，沿①(②、③)轴方向为Y向，沿竖直方向为Z向。由于模型结构完全对称，故X向和Y向均可作为主震方向，本试验取X向为主震方向。模型设计时，场地类别按Ⅱ类考虑，故所选取的输入地震波应能反映Ⅱ类场地的特点。本试验根据《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)［10］中时程分析的要求，选取El-Centro波、Taft波、兰州波作为输入地震波，具体时程曲线如图4所示。(a)El-Centro波(b)Taft波(c)兰州波图4台面输入地震波时程曲线Fig．4Time-historycurvesofinputearthquakewaves

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