装配整体式预应力混凝土框架节点抗震性能试验研究

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装配式混凝土框架结构是在工厂加工预制梁、板、柱构件,在施工现场拼接预制构件并二次浇筑混凝土而形成的框架结构。该结构具有构件加工精度高、混凝土浇筑质量好、施工速度快、节省模板材料及省略支模工序、环境影响小等主要优点。目前在欧洲、美国、日本、新西兰等国家,装配式混凝土框架结构被广泛应用。我国由于唐山地震等地震中装配式混凝土结构抗震性能差,以及缺乏相应的设计指南,装配式混凝土框架结构在我国的发展步伐缓慢,尤其是在抗震设防区,装配式混凝土框架结构的应用更是受到限制。为了在抗震设防区推广应用装配式混凝土框架结构,充分发挥装配式混凝土框架结构的优点,有必要对装配式混凝土框架结构的抗震性能进行深入研究。梁柱节点抗震性能的研究,是装配式预应力混凝土框架结构抗震性能研究的重点。在北京市科学技术委员会项目“装配式大开间框架-剪力墙结构及关键技术开发”的资助下,本文对一种新型装配整体式预应力混凝土框架节点进行了拟静力试验研究,将其抗震性能与等强度设计的现浇节点进行了比较研究,从不同层次讨论了现浇柱叠合梁框架结构的受力性能,并初步讨论了预制混凝土框架结构的内力计算方法。本文以一12层现浇预应力混凝土框架结构为实际工程背景,选取一榀框架的中节点为试验原型,开展了装配式预应力混凝土框架节点与现浇预应力混凝土框架节点在低周反复荷载下的对比试验。通过试验,得到了装配式预应力混凝土框架节点的抗震性能指标,并与现浇节点进行比较。在试验的基础上,在ABAQUS中建立了预应力混凝土框架节点在单调荷载作用下的承载能力模型,并将计算值与实测值进行了比较。通过试验及有限元计算分析,可得到如下结论:(1)按现浇预应力混凝土框架结构设计方法设计配筋的装配整体式预应力混凝土框架节点,具有与现浇节点相近的承载能力与抗震性能。(2)装配整体式预应力混凝土框架中节点与作为对比的现浇预应力混凝土框架中节点具有相近的承载能力和破坏形态,破坏主要集中在核心区附近梁端,破坏机制为塑性铰破坏。(3)有限元计算结果与试验值有差异,通过改变模型中混凝土材料的材性数据,可以使计算结果趋近于实验值。(4)对同一有限元模型节点按不同轴压比施加的轴压力,得到的计算结果表现出一定规律:在一定范围内,轴压比增加可以提高节点的承载能力,而超过某一临界值,承载能力降低。通过计算,得到该临界值为0.35。(5)装配整体式预应力框架计算时,可以按现浇预应力混凝土框架计算,节点内力计算需要考虑梁刚度折减。
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