钢-混凝土组合结构抗震及稳定性的研究与应用

成果拥有单位：中南大学

成果简介：

组合结构是在钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构，具有增加稳定性和整体性，增强结构抗火性和耐久性等一系列优点。目前尽管钢－混凝土组合结构已经在实际工程中得到了应用，但对组合结构抗震及稳定性等关键技术仍缺乏系统深入的理论分析和试验研究，在工程应用中尚存在诸多亟代解决的技术难题。

项目针对这些亟代解决的关键技术难题，通过十多年的联合攻关，取得了下列创新性成果：

1、分析了综合力比、剪力连接度和横向配筋率的影响，提出了相应的抗震设计参数，完善了简支组合梁抗震计算与设计方法，发展了连续组合梁抗震计算与设计方法；

2、首次开展了钢管混凝土格构柱的抗震性能研究，得到不同参数对其抗震性能的影响，提出了合理适用的钢管混凝土格构柱稳定承载力的半经验半理论计算公式及其设计方法；

3、提出了经济合理的工字型组合梁和箱型组合梁的整体稳定和局部稳定的计算理论与设计方法和组合梁负弯矩区稳定设计的修正方法；

4、建立了单肢钢管混凝土轴压短柱的弹塑性全过程分析方法和偏压构件的模型柱法及非线性有限元法，完善了分层有限元计算理论，提出了单肢钢管混凝土组合柱承载力与变形实用计算公式及组合截面实用计算方法；

5、提出了考虑组合效应的组合框架恢复力模型，并编制了相应的分析计算软件，提出了合理的组合框架的抗震设计参数范围；

6、建立了考虑组合效应的组合框架屈曲荷载计算方法和计算长度法，提出了考虑组合效应以及半刚性连接的组合框架二阶分析方法，提出了组合框架的简化塑性稳定设计方法。

项目成果在建筑工程和桥梁工程中具有广阔的推广应用前景，在全国二十多个实际工程中得到了推广应用，取得直接经济效益1.7亿元。同行专家鉴定一致认为，“该项成果具有重要的学术和工程应用价值，总体达到了国际先进水平，其中钢管混凝土格构柱与钢管混凝土柱-组合梁组合框架结构抗震及稳定性分析方法居国际领先水平。”