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预制预应力装配式混凝土框架体系的主要特点是通过无粘结预应力钢筋将梁柱连接在一起,其中预制柱长度一般为2—3层,梁为单跨长度,预应力钢筋在一榀框架梁中通长且无粘结。在梁端由后插入的普通钢筋灌浆锚固在梁柱中,并在地震作用下为主要耗能部件。本结构将预应力技术用于装配式框架结构梁柱节点的连接,在大震作用下,预应力筋保持为弹性状态,可以起到有效的震后复位作用,显著改善装配式框架结构的抗震性能。
本文的主要工作是对预制预应力装配式梁柱节点的受力性能进行有限元仿真分析。首先进行了有关变参数试验设计,并针对部分文献已完成的试验结果进行了对比分析,验证了有限元分析中模型及基本假定的正确性,之后对设计节点进行了各种影响因素的有限元分析。主要工作如下:
1)对5个现浇节点进行不同轴压比的有限元分析,得到了轴压比对节点承载力的影响关系。
2)建立15个预制节点,主要参数为轴压比、非预应力钢筋面积、初始预应力、预应力钢筋面积,非预应力钢筋种类,研究了各个参数下单调加载时的承载力性能,得到了各参数对节点承载力的影响关系;对比现浇节点后说明预制节点和现浇节点在承载力表现相当。
3)通过对预应力增量分析,推算出适合本结构体系的极限预应力计算公式。
4)通过对预制节点的延性分析,得到了各参数对延性的影响。
5)通过对预制预应力节点与现浇节点的延性对比,说明预制节点在进行合理的设计后可以达到与现浇节点相当的延性性能。
6)通过对预制节点和现浇节点的滞回分析,预制节点的耗能性能与现浇节点的整体相当,甚至在低周反复荷载下性能还要优于现浇结构。