新型卷边钢板组合截面pec柱抗震性能与设计构造分析-analysis on seismic performance and design structure of pec column with new rolled steel plate composite section.docx

摘要薄壁钢板组合截面PEC柱是采用H型钢或热轧薄壁钢板组合截面，在两个翼缘板之间设置一定间距的横向拉结板条，并浇筑混凝土而成的新型组合柱。在PEC柱在恒定竖向荷载下往复荷载的抗震性能研究发现：采用这种截面可以增大混凝土对构件承载力的贡献，增强构件的水平抗侧刚度，改善构件的抗震延性，降低结构造价。本文通过采取对钢结构组合截面翼缘进行卷边来改善PEC柱的受力性能，并研究这种新型卷边组合截面PEC柱相对非卷边PEC柱在抗震性能的优势。试验试件设计中考虑试验室的加载设备和试件的真实受力，制作足尺试件并进行低周往复荷载下的滞回性能试验，观测记录试验破坏进程，得到试件的滞回曲线。根据实测数据，分析试件腹板厚度、截面高宽比和拉结板条加密区三个参数设计参数对构件的承载力、刚度、延性、破坏模态和变形模态等受力性能的影响规律，结果表明：翼缘与腹板的厚度决定构件的破坏模态；构件高宽比影响试件的承载能力；加密区间距和长度一定程度影响构件的整体性。与此同时，本文运用大型有限元分析软件ABAQUS建立有限元分析模型，对6根试验PEC柱进行了单调加载下有限元模拟，分析比较试验和模拟的位移荷载曲线和破坏模态，验证了有限元模型的可行性，为今后进一步研究往复荷载性能的模拟研究提供了参考基础。本文较系统的从试验和有限元模拟两方面分析了新型卷边组合钢板截面PEC柱的抗震性能，并针对性的提出了相关结论和建议，进一步丰富了PEC柱的研究内容，同时也为后续研究、规范修订和相关工程应用提供了理论依据和技术储备。关键词：卷边薄壁钢板组合截面PEC柱，循环荷载，滞回曲线，抗震性能，设计参数，ABAQUS，有限元模拟论文类型：应用基础研究本论文课题来源于国家自然科学基金项目；住建部科研项目(2009-K2-23)；苏州市建设局科研项目(201013)；江苏省研究生创新基金项目(CXLX11-0968)AbstractPartiallyencasedcomposite(PEC)columnisthememberofcompositecolumnthatgenerallyconsistsofanH-shapesteelsectionwithtransverselinksweldedandconcretecastedbetweenopposingflanges．TheresearchachievementsofPECcolumnshoweditwillenhancethecontributionoftheconcreteandlateralstiffness，improvetheductility，reducethecostofconstructionunderquasi-staticcycliclateralloading.ToinvestigatetheseismicperformancedifferenceofPECcolumnfabricatedthin-walledbuilt-upsectionandconventionalPECcolumn.Thetestof6specimensdesignedandfabricatedby1:1scalethattheloadingequipmentcapacityofthetestlabandtheactualboundaryconditionofprototypestructureweretakenintoconsideration.Theexperimentswereconductedunderquasi-staticcycliclateralloadingtostudythehystereticbehaviors，flexuralstiffness，energy-dissipationcapacity，theductilitypropertyandfailuremodeaboutvariousflangeandwebthickness，slendernessratioofPECcolumn，tensilesteelsheetencryptionzonelength.Theresultshowed:flangethickness，slendernessratioofPECcolumn，tensilesteelsheetencryptionzonelengthandspacingeffectthefailuremode,loading-carryingcapacityandtheintegrityrespectively.Moreover，theFEMsoftwarenamedABAQUSwasadoptedtoanalyze6testspecimensofPECcolumns，theresultsshowedfl