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多维地震下钢管混凝土柱-组合梁框架结构体系抗震性能分析

许云龙 丁发兴 吕飞 潘志成 罗靓 尹国安 陈明 余志武

许云龙, 丁发兴, 吕飞, 潘志成, 罗靓, 尹国安, 陈明, 余志武. 多维地震下钢管混凝土柱-组合梁框架结构体系抗震性能分析[J]. 钢结构(中英文), 2023, 38(12): 27-38. doi: 10.13206/j.gjgS23080501
引用本文: 许云龙, 丁发兴, 吕飞, 潘志成, 罗靓, 尹国安, 陈明, 余志武. 多维地震下钢管混凝土柱-组合梁框架结构体系抗震性能分析[J]. 钢结构(中英文), 2023, 38(12): 27-38. doi: 10.13206/j.gjgS23080501
Yunlong Xu, Faxing Ding, Fei Lyu, Zhicheng Pan, Liang Luo, Guoan Yin, Ming Chen, Zhiwu Yu. Analysis on Seismic Performance of ConcreteFilled Steel Tubular Columns-Composite Beam Frame Structural System Under MultiDimensional Earthquake[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2023, 38(12): 27-38. doi: 10.13206/j.gjgS23080501
Citation: Yunlong Xu, Faxing Ding, Fei Lyu, Zhicheng Pan, Liang Luo, Guoan Yin, Ming Chen, Zhiwu Yu. Analysis on Seismic Performance of ConcreteFilled Steel Tubular Columns-Composite Beam Frame Structural System Under MultiDimensional Earthquake[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2023, 38(12): 27-38. doi: 10.13206/j.gjgS23080501

多维地震下钢管混凝土柱-组合梁框架结构体系抗震性能分析

doi: 10.13206/j.gjgS23080501
基金项目: 

国家自然科学基金项目(51978664)。

详细信息
    作者简介:

    许云龙,男,1993年出生,博士研究生。

    通讯作者:

    丁发兴,男,1979年出生,博士,教授,dinfaxin@csu.edu.cn。

Analysis on Seismic Performance of ConcreteFilled Steel Tubular Columns-Composite Beam Frame Structural System Under MultiDimensional Earthquake

  • 摘要:

    基于柱端拉筋对钢管混凝土柱、钢管混凝土柱-组合梁节点和钢管混凝土柱-组合梁平面框架结构抗震性能影响的试验研究成果,建立了钢管混凝土柱-组合梁空间框架结构动力时程分析的三维实体-壳单元模型,探讨了柱端拉筋和主梁加高等增强约束措施、削减钢梁跨中腹板高度的变截面组合梁以及多维地震波对结构抗震性能的影响规律,分析了不同地震波强度作用下该类组合框架结构的位移响应、轴压比时程曲线、应力-应变等曲线,以及结构塑性耗能分配机制、塑性铰形成与发展规律和结构刚度损伤演化规律等抗震性能指标。
    有限元计算结果表明:1)柱端拉筋和主梁加高等增强约束措施均能有效提升组合框架结构抗震性能而减小结构刚度损伤,且地震波强度越大作用效果越明显;相同地震波作用时,柱端拉筋增强约束措施比主梁加高增强约束措施更有效,而两种增强约束措施共同作用则能进一步提升组合结构的极限抗震能力。2)柱端拉筋增强约束措施能够降低钢管壁与混凝土间界面滑移,增强混凝土的耗能能力,降低钢管混凝土柱塑性耗能占比,提升钢梁塑性耗能占比,提升结构总塑性耗能;此外,柱端拉筋增强约束措施还可减少组合框架柱端塑性铰并增加梁端塑性铰的数量,延缓柱端“压铰”的出现,延长“压铰”向“拉铰”转变的过程。3)降低钢梁跨中腹板高度的变截面组合梁对框架结构抗震性能没有影响,采用该变截面组合梁的框架模型不仅能够满足结构基本功能要求,还可节省结构耗材、降低造价,进一步扩大建筑实用空间。4)与单向地震波作用相比,多维地震波作用下组合框架结构的极限抗震能力大幅下降,结构失效模式由剪切破坏转变为剪扭破坏。另外,三维地震波中竖向加速度对框架结构柱端轴压比有放大作用,而对楼层最大位移、层间位移角、塑性耗能和刚度损伤等方面则无明显影响。柱端拉筋增强约束措施对组合框架结构抗震性能仍有提升作用。

  • [1] 聂建国.钢-混凝土组合结构:原理与实例[M].北京:科学出版社, 2009.
    [2] 丁发兴,许云龙,王莉萍,等.钢-混凝土组合结构抗震性能研究进展[J].钢结构(中英文),2023,38(12):1-26.
    [3] 丁发兴.钢管混凝土轴压约束原理[M].北京:科学出版社, 2023.
    [4] Ding F X, Luo L, Wang L P, et al. Pseudo-static tests of terminal stirrup-confined concrete-filled rectangular steel tubular columns[J]. Journal of Constructional Steel Research,2018,144:135-152.
    [5] Ding F X, Liu Y C, Lyu F, et al. Cyclic loading tests of stirrup cage confined concrete-filled steel tube columns under high axial pressure[J/OL]. Engineering Structures, 2020, 221[2020-02-14]. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.111048.
    [6] Zhang T, Ding F X, Liu X M, et al. Seismic behavior of terminal stirrup-confined concrete-filled elliptical steel tube columns:Experimental investigation[J/OL]. Thin-Walled Structures, 2021, 167[2021-08-10]. https://doi.org/10.1016/j.tws.2021.108251.
    [7] Ding F X, Pan Z C, Lai Z C, et al. Experimental study on the seismic behavior of tie bar stiffened round-ended concrete-filled steel tube columns[J/OL]. Journal of Bridge Engineering, 2020, 25(10)[2020-07-17]. https://doi.org/10.106/(ASCE)BE.1943-5592.0001611.
    [8] 丁发兴,刘怡岑,吕飞,等.拉筋接触方式对高轴压比钢管混凝土柱抗震性能影响试验研究[J].建筑结构学报, 2021, 42(9):62-72.
    [9] 李彪,吕飞,孙浩,等.相同造价下几类方形截面桥墩抗震性能对比研究[J/OL].钢结构(中英文), 2024,39(1)[2023-12-05]. https://doi.org/10.13206/j.gjgS23063003.
    [10] 丁发兴,卫心怡,潘志成,等.高轴压比方形钢管混凝土柱-组合梁单边栓连刚接节点抗震性能试验研究[J].建筑结构学报, 2023, 44(7):105-115.
    [11] 丁发兴,佘露雨,段林利,等.高轴压比方钢管混凝土柱-组合梁加强环节点抗震性能有限元分析[J/OL].钢结构(中英文), 2024,39(1)[2023-12-05]. https://doi.org/10.13206/j.gjgS23072801.
    [12] 丁发兴,许云龙,王莉萍,等.拉筋对两层两跨钢-混凝土组合框架结构抗震性能的影响[J].工程力学, 2023, 40(4):58-70.
    [13] 丁发兴,潘志成,罗靓,等.水平地震下钢-混凝土组合框架结构极限抗震与强柱构造[J].钢结构(中英文), 2021, 36(2):26-37.
    [14] 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑结构荷载规范:GB 50009-2012[S].北京:中国建筑工业出版社, 2012.
    [15] 中华人民共和国住房和城乡建设部.混凝土结构设计规范:GB 50010-2010[S].北京:中国建筑工业出版社, 2015.
    [16] Ding F X, Ying X Y, Zhou L C, et al. Unified calculation method and its application in determining the uniaxial mechanical properties of concrete[J]. Frontiers of Architecture and Civil Engineering in China, 2011, 5(3):381-393.
    [17] Zhang J K, Liu P, He C, et al. Torsional behavior of I-steel-concrete composite beam considering the composite effects[J]. Structural Concrete, 2022, 23(2):1151-1175.
    [18] 孙浩,徐庆元,丁发兴,等.循环荷载下钢管混凝土墩柱塑性大变形分析[J].铁道科学与工程学报, 2023, 20(3):973-985.
    [19] 丁发兴,吴霞,向平,等.多类混凝土和各向同性岩石损伤比强度准则[J].土木工程学报, 2021, 54(2):50-64

    ,73.
    [20] Ding F X, Yin G A, Wang L P, et al. Seismic performance of a non-through-core concrete between concrete-filled steel tubular columns and reinforced concrete beams[J]. Thin-Walled Structures, 2017, 110:14-26.
    [21] 谷利雄,丁发兴,张鹏,等.钢-混凝土组合简支梁滞回性能非线性有限元分析[J].工程力学, 2013, 30(1):301-306.
    [22] 丁发兴.圆钢管混凝土结构受力性能与设计方法研究[D].长沙:中南大学, 2006.
    [23] 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑抗震设计规范:GB50011-2010[S].北京:中国建筑工业出版社, 2016.
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  • 收稿日期:  2023-08-05
  • 网络出版日期:  2024-01-27

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