压拱型混凝土框架结构是指框架梁为折线形的钢筋混凝土框架结构,其结构形式在建筑耐久性、保温等方面优于轻型结构,抗风荷载、抗雪压的能力较强,因此被广泛应用于大型公共建筑中。但压拱型混凝土框架梁在受竖向力时会在框架梁底部产生向外的推力作用于框架柱,受建筑层高、使用要求等因素的限制,无法在框架梁根部设置拉梁,故水平推力传给了框架柱,增加了柱的受力,梁柱截面再按照常规设计很难满足承载力和使用性能的要求,因此采用预应力技术及型钢混凝土组合结构形式解决此问题。目前,针对预应力混凝土结构、预应力型钢混凝土结构,国内外已有一定的工程研究和应用,但对压拱型预应力型钢混凝土框架的研究较少。本文以山东某高速公路服务区综合楼为参考对象,开展了对压拱型混凝土框架、压拱型预应力型钢混凝土框架的力学性能研究。完成了压拱型混凝土框架和压拱型预应力型钢混凝土框架的设计制作与竖向静力试验;然后研究了压拱型预应力型钢混凝土框架抗弯承载力的计算方法;此外利用ABAQUS有限元软件对压拱型混凝土框架、压拱型预应力型钢混凝土框架建立了有限元分析模型,根据有限元模拟结果分析了不同参数对压拱型框架弯矩调幅系数的影响;最后基于声发射监测设备收集到的数据,研究了内部损伤发展规律,建立了基于声发射参数的损伤指数模型。本文主要研究工作如下:(1)压拱型混凝土框架和压拱型预应力型钢混凝土框架设计与竖向静力试验。研究了压拱型混凝土框架和压拱型预应力型钢混凝土框架的破坏形态、裂缝开展与分布、位移延性系数等力学性能。结果表明:在竖向静力荷载作用下,压拱型混凝土框架和压拱型预应力型钢混凝土框架的梁均发生类似于钢筋混凝土适筋梁的延性破坏;两榀框架均能充分实现内力重分布,形成三铰破坏机制;位移延性系数分别为2.53和2.63,表现出较好的延性;弯矩调幅系数分别为28%和37.66%,高于规范10%-20%的限值;预应力筋和型钢的共同作用可以延缓框架梁的开裂。(2)压拱型预应力型钢混凝土框架抗弯承载力的计算方法。研究了压拱型预应力型钢混凝土框架梁次内力计算、压拱效应计算,采用叠加法计算了压拱型预应力型钢混凝土框架抗弯承载力。结果表明:压拱型预应力型钢混凝土框架和压拱型混凝土框架的极限荷载与试验结果的比值分别为0.94和0.85,说明该方法能够计算压拱型框架抗弯承载力,计算结果相对保守和安全。(3)压拱型混凝土框架和压拱型预应力型钢混凝土框架有限元分析及弯矩调幅系数影响参数分析。利用ABAQUS有限元软件建立了压拱型混凝土框架和压拱型预应力型钢混凝土框架模型,基于有限元模型考察了相对受压区高度、梁起坡角度、预应力度等参数对弯矩调幅系数的影响。结果表明:建立的有限元模型能够模拟试验受压力过程;相对受压区高度、梁起坡角度、预应力度、有效预应力及含钢率等因素对压拱型框架梁端弯矩调幅系数有明显影响,相比其他参数,梁起坡角度对其影响最大;含钢率、相对受压区高度、预应力度与弯矩调幅系数成反比。(4)压拱型预应力型钢混凝土框架基于声发射参数的损伤演化分析。通过声发射监测仪器采集的声发射信号分析了框架梁内部损伤演化规律,建立了基于声发射参数建立的累积撞击率和累积能量率的损伤模型,并与Park-Ang损伤模型进行对比。结果表明:压拱型预应力型钢混凝土框架的损伤发展可分为轻微损伤阶段、裂缝稳定扩展阶段、失稳阶段三个阶段;基于声发射参数累积撞击率和累积能量率确立的损伤模型具有一定的可信性。