钢板-砖砌体组合异形柱抗震性能研究

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钢板-砖砌体组合结构是一种较为新颖的结构形式,适用于砖混结构房屋的加固改造。这种结构形式是在既有砖墙上外包钢板,通过对拉螺栓固定并在内部填充结构胶,使得钢板与砖砌体能够有效协同工作形成受力可靠的组合构件。由于砌体结构房屋中存在纵横墙,外包钢板后一般形成L形或T形截面组合柱,钢板-砖砌体组合异形柱可使柱肢与填充墙等厚,建筑布置更加实用、美观。为了更好地推广钢板-砖砌体组合异形柱在工程中的应用,有必要对其抗震性能进行研究。  本文完成了4根T形组合异形柱、4根L形组合异形柱的低周反复荷载试验,设计参数包括竖向压应力水平和对拉螺栓间距。通过整理试验结果,得到钢板-砖砌体组合异形柱在低周反复荷载下的受力特点、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载能力、强度刚度退化、延性、耗能能力,以及钢板的应变变化和屈服情况。  试验结果表明:钢板-砖砌体组合异形柱具有较好的抗震性能、延性及耗能能力;竖向压应力水平越高,钢板-砖砌体组合异形柱的的抗震性能越差;当L/t≤70时,螺栓间距对抗震性能影响不大。此外,基于ABAQUS分析软件平台建立了钢板-砖砌体组合异形柱的有限元分析模型,得到水平荷载-位移关系曲线,并将模拟结果与试验结果进行对比,验证了有限元模型的有效性。然后,基于建立的有限元模型,对试件的竖向压应力水平、螺栓间距、钢板厚度等相关参数进行补充分析,进一步得到了相关参数对水平荷载-位移关系曲线的影响,并验证了试验的结论。最后,根据试验和有限元模拟结果,提出钢板-砖砌体组合异形柱的恢复力模型,以及骨架线模型与刚度退化公式。
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