钢-竹混合结构新型耗能节点的受力特性
摘要：本文提出了一种新型的钢-竹混合框架，该框架以工程竹制品为梁，钢为柱。梁和柱通过新型的连接方式连接在一起，该连接方式包括一个钢铰链和两个钢支架，分别承载来自梁端的剪力和弯矩。支架由两部分组成，即连接到梁的连接部分和用作耗能板（EDP）的另一部分，通过基板连接到立柱。通过这种方式，该连接可以提供足够的初始刚度以满足适用性要求，并具有出色的消能能力以达到抗震性能。通过侧向反复荷载试验研究框架的抗震性能。结果发现，与带有耗能节点的框架相比，采用销钉或螺栓型连接的框架的滞回曲线显示出更少的收缩。通过适当的设计，可以将框架的损坏和破坏限制在连接的EDP中，反之在框架的其他组件中几乎没有发现损坏。在EDP屈服之后，该连接可以为框架提供10％以上的阻尼。本文还提出了设计方法。
关键词：钢-竹混合框架;能量耗散节点;受力特性
引言
工程竹材或木制品是极具吸引力的可再生和环保建筑材料。由于担心传统的建筑材料给自然资源造成极大压力，并产生气体排放，在过去的几十年里，木材和竹制品在低矮的木制和竹制建筑取得了巨大的成功[1]-[4]。
中国拥有世界上最大的竹林种植园，但缺乏木材储备;因此木材采伐受到严格限制。因此，最近竹制品，通常是重组竹和集成竹[5]-[8]作为木制品的替代品进行了创新，以建造低层建筑[9]。然而，由于如此庞大的人口，中国没有足够的土地支持低层建筑，因此，高层建筑一直是房地产市场的主要需求。由于竹产品相对于钢和混凝土而言较低的强度和刚度，因此在建筑工程应用中极大地限制了竹产品。
钢-竹混合结构为将工程竹扩展到多层和高层建筑提供了实用的解决方案。通过将钢作为垂直构件，将工程竹制品作为水平构件，可以消除多高层建筑中竹子使用的限制。显然，钢-竹混合框架连接的设计是使结构具有良好的抗震性能的主要考虑因素。一般来说，结构的理想设计是在一定模式下控制结构的损伤，使结构具有足够的初始刚度，以满足可维修性要求，具有良好的延展性以消耗地震能量输入。通常，有两种类型的连接可用，即木结构或竹结构的销钉式连接和螺栓式连接[10]-[15]。然而，由于复杂的损伤机制，无法很好地控制这些连接的性能[16]。
本文提出了一种新型的钢-竹组合结构，以钢为柱，以集成竹为梁。为这种钢-集成竹框架设计了半刚性连接。该连接包括钢铰以及一对顶部刚接支架，以分别承受来自连接梁的剪切力和力矩。每个支架由两部分组成。其中一个部分是连接面板，该面板焊接在用螺栓固定在两个夹心梁板上的钢短管上。另一段用作耗能板（EDP），该耗能板焊接到基板上，通过该基板将连接固定到钢柱上;EDP不受平面外的限制，因此它可以垂直于自己的平面自由变形。通过这种方式，连接的作用就是支撑钢铰上的耗能，钢铰承载所连接梁的大部分剪切力。顶部刚接支架限制连接的转动，为结构提供阻力和侧向刚度，如图 1（b） 所示。此外，通过适当的设计和详细说明，当框架承受侧向载荷时，框架的首次屈服可以限制在EDP上，从而使框架的其他部分受到保护。
为了了解钢-集成竹混合框架的抗震性能，对整个单层框架进行了反复荷载实验。研究了结构的损坏和失效模式、滞回曲线以及能量耗散。根据实验结果，提出了连接的详细设计和设计方法。
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