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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。
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单位中南大学; 土木工程学院
