型鋼高強高性能混凝土結構力學性能及抗震設計的研究.pdf

1、型鋼高強高性能混凝土 (SRHPC)組合結構是型鋼與高強高性能混凝土有機結合的新型結構形式，該結構能滿足現代建筑對結構形式越來越高的要求。目前國內外對高強高性能混凝土配筋結構的研究屬于起步階段，本文系統(tǒng)地進行SRHPC材料和結構的試驗研究和計算分析，具體研究內容如下:
　　 1.立足于地方材料的選擇和常規(guī)生產工藝，通過配合比參數的優(yōu)選，研制了適用于型鋼混凝土結構的高強高性能混凝土(HSHPC)，對其制備過程和強度指標進行了系統(tǒng)的

2、研究。基于對混凝土拌合物形成過程的細觀認識，對減水劑減水機理提出了潤滑隔離的解釋。根據試驗研究和SR工IPC結構構件的配箍形式，修正了現有HSHPC本構關系以滿足SRHPC組合結構計算分析。
　　 2.完成了32榻試件五類形式的對比試驗，系統(tǒng)地研究了型鋼與混凝土(HSHPC和普通混凝土)之間的粘結性能;從粘結面的物理構成和力學分析兩個方面建立了粘結滑移機理，并給出了粘結力和相對滑移量之間的本構方程;對試件的破壞形態(tài)進行了分析，定

3、義了3種破壞形態(tài)、建立了相應的判別準則，并且推導了型鋼與混凝土之間粘結強度的數學表達式;給出了粘結應力在型鋼橫斷面上的分布規(guī)律，提出了構成型鋼與混凝土粘結應力三部分之間的轉化規(guī)律與量值的比例關系;研究了在推拉反復荷載作用下型鋼與混凝土粘結性能的退化規(guī)律，并且給出了相應的粘結一滑移本構方程。基于現有試驗資料，對HSHPC與鋼筋粘結性能以及剪切連接件在HSHPC中的受力特性進行了分析。提出了鋼筋在HSHC中錨固長度的計算公式，建立了SRHP

4、C構件設計時最小混凝土保護層厚度、最低配箍率以及極限錨固長度的計算公式。
　　 3.對SRHPC組合結構非線性分析進行了理論解釋，解決了SRHPC組合結構在有限元模擬過程中的技術問題;在細觀層次上對型鋼與混凝土組合材料的連接方式進行了探討，提出了型鋼與混凝土之間的粘結滑移單元，并給出了單元剛度的取值。
　　 4.進行了一棍兩跨三層SRHPC框架結構在低周反復荷載作用下的試驗研究，基于現行規(guī)范，對框架試件和試驗方案進行了細

5、致的設計;描述了SRHPC框架結構在循環(huán)荷載作用下整體受力特性和梁柱構件的破壞形態(tài);承載力、變形和延性分析得到了SRHPC框架結構具有承載力高和延性好的特點，剛度和耗能能力分析獲得了SRHPC框架剛度退化平緩、耗能比系數高的特征，研究結果分析表明了SRHPC框架的抗震性能良好。對SRHPC框架結構試驗進行了有限元模擬，計算值和試驗結果吻合較好，并且完成了20榀SRHPC框架結構的數值計算，在數值試驗中，系統(tǒng)地研究了4個主要設計參數(軸壓