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预制混凝土框架结构是一种常见的结构形式,以往的研究多集中在构件及节点,而对框架结构的研究较少。为使其在高烈度地震区的应用具有充分的试验与理论依据,本文进行了相关抗震试验及有限元分析,并利用形状记忆合金对预制混凝土框架进行了智能修复试验。主要研究工作如下:
⑴以实际工程为背景,对现浇柱叠合梁框架的抗震性能进行了试验研究,对其抗震性能进行了较系统的研究。结果表明:参照现浇混凝土框架抗震设计方法设计的现浇柱叠合梁框架实现了强柱弱梁、强节点弱构件的设计目标;框架的破坏机制为混合机制,塑性铰首先在一层梁端出现;框架具有良好的位移延性及耗能能力。根据试验结果提出了预制混凝土框架的恢复力模型。
⑵基于OpenSees计算平台开展了预制混凝土框架非线性全过程分析,较好地模拟了预制混凝土框架在水平单调静力荷载及低周反复荷载下的受力性能,在此基础上,对影响预制混凝土框架性能的关键因素进行参数分析。
⑶将基于性能的抗震设计方法引入预制混凝土框架的抗震设计中。认为合理的性能指标应能考虑结构承载力系数、延性、残余变形率,在已有性能指标的基础上,提出了一个能够考虑预制混凝土框架及预应力混凝土框架性能的综合性能指标。
⑷根据形状记忆合金的特点,设计了一种新型形状记忆合金锚固装置,并从影响SMA驱动性能的几个因素出发,具体研究了温度、预应变、驱动次数、初始应力等对驱动性能的影响,得到了SMA的应力、应变、温度相互之间的函数关系,建立了SMA驱动力模型。
⑸开展了基于SMA的预制混凝土框架智能修复试验。结果表明,通过加热SMA,使其发生相变,利用其相变过程中产生的驱动力可有效控制框架的变形。同时,基于OpenSees开展了预制混凝土框架智能修复试验中SMA布置方案的优化分析。