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预制混凝土结构是建筑工业化的重要途径,预制混凝土框架是目前使用最广泛的一种重要的预制混凝土结构形式。本文提出一种新型的干性连接预制预应力混凝土框架(称作DPPC框架:Dry-Connected Precast Prestressed Concrete Frame),一般层数较少。在长跨方向采用带有暗牛腿的后张部分无粘结预制预应力混凝土框架结构(称作PTCO框架),在短跨方向采用梁端带有顶底耗能角钢的预应力装配式框架结构(称作PTED框架)。施工期间预制梁仅依靠牛腿或角钢作为支撑,梁下不设临时支撑,减少施工成本,提高施工速度。该种结构柱网较为规则,可作为大型超市、卖场或停车场使用。为对该种形式的框架进行合理的设计,本文主要进行以下几个方面的工作和研究: 1、梁柱连接性能研究:梁柱连接的性能一直是预制混凝土框架的关键问题,连接的性能主要指连接处的弯矩-转角关系,其对结构的设计和结构整体性能都有重要影响。本文首先介绍本课题组已经完成的两种预制框架节点的低周反复荷载试验研究,介绍试验现象和试验结果;再给出基于Abaqus的梁柱连接有限元分析方法,通过多组试件的模拟并与试验结果对比,证明该方法的有效性,并进一步了解梁柱连接的受力性能;最后通过理论推导给出梁柱连接性能的简化计算方法,并通过与试验结果对比验证该方法的准确性。 2、结构设计方法:给出DPPC框架的设计流程;在结构的材料选择、预制构件的形式和尺寸、预制构件间的连接方式以及设计荷载的确定等方面给出设计规定和建议;分析结构在施工阶段和使用阶段的受力特点并给出相应的力学计算模型;综合考虑施工阶段和使用阶段的要求,分别给出PTCO框架和PTED框架的设计方法,PTCO框架的主要设计内容包括两批预应力筋的设计、梁柱构件的设计和构造要求、梁柱连接的抗弯和抗剪承载力验算以及抗裂验算;PTED框架的主要设计内容包括预应力筋的设计、角钢设计参数的确定、构件和连接处的抗弯、抗剪承载力验算以及抗裂验算;考虑梁柱连接的半刚性,分析半刚性框架的受力和变形特征,给出半刚性框架变形的简化验算方法。 3、根据文中的设计方法和设计流程,给出DPPC框架的设计实例,验证设计方法的实用性和可靠性;由于DPPC框架的特殊性,罕遇地震下结构的变形验算无法采用规范中的简化方法,因此基于工程中认可度较高的Abaqus分析软件给出DPPC框架的静力弹塑性分析方法,验算结构在罕遇地震下的层间变形,并获得结构在大震下的破坏形态和屈服机制等方面的抗震性能。