基于Pushover和IDA分析的预压装配式框架结构整体抗震性能系数研究

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预压装配式框架结构是一种节点整体性较好、自复位能力强的装配式结构体系,对我国装配式结构的发展具有重要的意义。目前国内外针对预压装配式框架结构的研究虽已取得一些成果,但对此类结构的抗震性能评估和抗震设计方法尚未完善。我国抗震规范采用小震弹性设计方法,其隐含的对所有结构取统一的反应修正系数2.86而忽略结构延性和耗能能力的差异的设定,不能发挥预压装配式框架结构的性能优势。为研究此类结构的抗震性能和抗震设计方法,本文采用Pushover和IDA(增量动力分析)方法对不同层数、不同设防烈度的预压装配式框架结构的地震反应情况和整体抗震性能系数进行了研究,给出了整体抗震性能系数的设计建议值。本文的主要研究分为以下几个部分:(1)按照我国现行规范要求设计出8个不同层数、不同设防烈度的预压装配式框架结构,然后通过有限元分析计算各节点的初始转动刚度并自定义该节点塑性铰本构曲线。(2)基于步骤(1)的结果建立预压装配式框架结构分析模型,分别进行倒三角分布、均匀分布水平侧向力分布下的Pushover分析和10条天然地震动记录下的IDA分析。(3)分析预压装配式框架结构在Pushover和IDA分析下的地震响应情况,并分析两者的差异性。通过计算此类结构的整体抗震性能系数,给出整体抗震性能系数设计建议值。通过有限元分析、Pushover分析和IDA分析,主要得到了如下结论:(1)基于FEMA塑性铰概念提出了预压装配式梁柱节点的塑性铰本构模型。(2)在两种分析方法下,各预压装配式框架结构均能满足我国规范中小震和大震的位移要求,并且此类结构在水平地震作用下梁端塑性铰先于柱铰屈服,符合“强柱弱梁”的设计理念,是一种适用于实际工程的结构体系。(3)Pushover方法的单一水平侧向力分布模式会使得预压装配式节点的塑性铰开展形式与实际情况不同,从而导致Pushover与IDA分析结果出现较大差异。为此Pushover分析的水平侧向力分布模式应根据预压装配式框架结构高度选择,并在文中给出了相应的选择建议。(4)综合两种方法的计算结果,本文给出了预压装配式框架结构的整体抗震性能系数设计建议值如下:结构超强系数的取值应在2.0以上;延性折减系数的取值为4.0;反应修正系数取值10.0;位移放大系数取值为14.0。
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