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随着城市用地的日趋紧张和城市汽车数量的急剧增加,停车问题己成为一个现代化城市所必须解决的课题。板柱结构可以有效降低层高和增大使用空间,将其应用于停车库这一类活荷载较大并且需要大面积使用空间的结构中经济效益较为明显;而错层结构具有合理利用停车空间的优点,因此将“错层”和“板柱”两者相结合运用于停车库建筑,既提高了用地效率,节约工程造价。又压缩了层高,充分发挥厚板的承载能力,可以达到良好的经济效益和社会效益。目前,错层板柱结构作为一种新型的结构体系,其典型节点的抗震性能尚缺乏深入、全面的研究。本文采用试验研究、有限元模拟和理论分析相结合的方法对错层板柱节点的抗震性能展开研究。
本文首先分析介绍了错层结构和板柱结构的研究现状,并对错层板柱结构的研究和发展状况特别是错层板柱结构节点的研究概况作了简要的概括与总结。
对两个错层板柱节点试件进行了低周反复荷载试验。通过试验,观测试件的破坏形态、裂缝发展与分布情况,得到试件的滞回曲线、骨架曲线、位移延性系数、开裂荷载和极限荷载等重要参数。试验表明:以错层短柱为破坏形式的错层板柱节点延性系数较低,耗能能力不强,抗震性能处于相对较弱的水平,设计时应予以重视和加强。
然后。通过大型通用有限元软件ABAQUS对错层板柱节点试件进行受力分析。分析表明:有限元计算所得的结果与试验结果吻合较好,能够反映错层板柱节点的破坏机理,证明了方法的可行性。在此基础上,调整相关影响参数对错层板柱节点进行有限元模拟计算,以进一步了解错层板柱节点的水平抗剪承载能力。
在试验研究和有限元分析的基础上,类比现行《建筑抗震设计规范》框架梁柱节点核芯区截面抗震验算公式,本文提出了错层板柱节点核芯区截面抗震验算公式。并利用本文提出的公式和《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)的相关公式来验算本文试件,复核本文提出公式的合理性,并提出相关建议。