钢框筒结构(Steel Frame-Tube Structures,简称 SFTSs)由布置于周边的柱距小(间距为1~3 m)、梁截面高(0.6~1.2 m高)的密柱深梁框架组成,具有良好的抗侧、抗扭刚度.但由于裙梁跨高比较小,导致弯矩梯度增大,剪力增大,梁端塑性发展区域减小,致使梁端塑性铰的发展能力受限,可能出现“强梁弱柱”,导致地震耗能能力较差且震后不易修复.高强钢( High Strength Steel,简称 HSS)具有强度高的优点从而能节约材料,而可更换剪切型耗能梁段(Replaceable Shear Links,简称RSL)具有良好的塑性耗能能力及震后更换能力.为此,张浩、连鸣等[1-3]结合钢框筒结构、高强钢和可更换剪切型耗能梁段的优点,提出了含可更换剪切型耗能梁段高强钢框筒结构体系( High Strength Steel Frame-Tube Structure With Replaceable Shear Links,简称HSS-FTS-RSL,见图1),并对该结构体系进行了一系列的研究,完成了3个2/3缩尺的采用可更换低屈服点钢耗能梁段的HSS-FTS-RSL子结构试件的低周往复加载试验,建立了不带楼板试件的ABAQUS精细化数值分析模型[1-2],但仍未对带楼板的试件进行参数分析.
图1 HSS-FTS-RSL示意图
Fig.1 Schematic diagram of HSS-FTS-RSL
由于栓钉抗拔性能不足,裙梁错动位移过大时,楼板会与裙梁过早脱开,故需要增设抗拔连接件来延缓栓钉拔出,保证楼板组合效应在层间位移角2%以内有效发挥.聂建国等[4-5]设计了一种新型的抗拔不抗剪连接件,其构造措施为在连接件顶部及周围包裹泡沫塑料来隔绝约束的传递,以解决组合梁负弯矩区的混凝土板本身受拉力、抗剪连接件的存在会使其滑移被限制、更容易开裂破坏的问题,并提出了设计公式及构造措施确保连接件腹板(或栓杆)破坏先于端板(或钉帽)破坏发生,避免混凝土板发生冲切破坏或局部压溃.马原[6]对多栓钉抗拔承载力进行了研究,引入折减系数来反映锥体的重叠程度造成的抗冲切承载力降低的情况.苏庆田等[7]对橡胶-焊钉组合连接件的抗剪性能研究进行了研究,发现连接件部分包裹橡胶虽对承载力没有影响,但会加大滑移,此外还对橡胶-焊钉组合连接件的布置方式提出了设计建议.
本文针对楼板过早与裙梁脱开问题,提出了相应构造措施加以改善,并采用ABAQUS软件建立HSS-FTS-RSL子结构模型进行滞回分析,以T型连接件构造措施、楼板厚度、混凝土强度和耗能梁段长度为参数,分析其对子结构滞回性能的影响规律,提出相应的设计建议.