[01210604]钢管煤矸石混凝土组合结构的抗震性能及工程应用

(1)2000年课题组首次提出“绿色组合体系的概念”,并将煤矸石作为混凝土的粗细骨料,一方面可以废物利用、变废为宝;另一方面由于煤矸石混凝土的横向变形性能优于普通混凝土,更能充分发挥钢管对核心混凝土的约束作用,提高结构或构件承载力和抗震性能,形成了钢管煤矸石混凝土这一力学性能优越、节能环保、综合造价低的绿色组合结构; （2）设计了钢管煤矸石混凝土柱（牛腿）-钢梁加强环节点、钢管煤矸石混凝土柱-钢筋煤矸石环梁（钢筋贯通式煤矸石混凝土梁）节点等四种不同型式 的节点,并给出其具体的构造措施; （3）对60个钢管煤矸石混凝土纯弯构件、压弯构件、梁柱节点进行了往复荷载作用下受力性能的试验研究; （4）建立了206个各类基本构件的有限元分析模型,对其往复荷载作用下的性能进行数值分析,研究破坏形态,分析影响因素,探讨滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、延性系数、刚度和强度退化等抗震指标,并与普通钢管混凝土结构构件进行对比分析; （5）在试验研究和数值模拟基础上,推导极限承载力、刚度等计算公式,建立恢复力滞回数学模型,为工程设计和理论研究提供重要依据; （6）基于SAP2000和OPENSEES,考虑小震、中震和大震下、不同侧向力加载方式、不同地震波对40个钢管煤矸石混凝土框架结构进行静力弹塑性和非线性动力时程分析,对其进行抗震性能评估。 由于钢管煤矸石混凝土结构既在性能上具有优势,又在经济指标和社会效益上具有很强的竞争力,因此是一种十分有前途的新型结构型式。特别是在地震区高层建筑、和超高层建筑、大跨度结构、重荷载结构、城市立交桥和海洋采油平台建设、应用钢管煤矸石混凝土具有提高承载力,降低造价,减轻环境污染等巨大优势。