论文部分内容阅读
伴随着中国城市化进程的不断推进,建筑工业化已成为实现我国可持续发展战略的重要路径。无粘结预应力装配式框架结构利用高强预应力筋将预制混凝土梁、柱构件现场拼接而成,同时具有预应力结构和装配式结构的优点,在建筑市场上具有较广阔的发展前景。目前国内对无粘结预应力装配式框架结构的研究主要集中在节点构件层次,而对整体结构的抗震性能研究较少。
本文首先利用OpenSEES有限元软件对一无粘结预应力装配式节点试验和一框架结构试验进行有限元模拟,并通过与试验数据对比验证了该有限元模型的有效性。按照我国规范设计了一榀三层两跨的8度(0.2g)区的普通现浇框架算例和2组共8榀无粘结预应力装配式平面框架算例。然后对设计的平面框架算例进行了静力滞回加载下的影响参数分析和动力时程分析,并与现浇混凝土框架结构做对比分析,探究了这类框架结构和现浇框架结构的抗震性能差异。基于对三层两跨的无粘结预应力装配式框架结构与现浇框架的对比分析,本文得出以下主要结论:
①在无粘接预应力装配式框架结构与现浇框架的梁柱构件截面承载力相同情况下,无粘结预应力装配式框架的滞回曲线不如现浇框架饱满,捏缩严重,峰值承载力约为现浇框架的90%,滞回曲线后期的累积耗能和等效粘滞阻尼系数分别约为现浇框架的55%和65%。同时这类框架结构骨架曲线的初始刚度比现浇框架略大,更早到达屈服、峰值点和极限破坏状态,且结构的残余变形小,位移延性更好。
②无粘结预应力装配式框架结构在保持梁截面承载力相同情况下,改变梁构件中的预应力筋配筋率和初始预应力度,并不会影响这类框架结构的整体抗震性能。而在保持梁构件中的预应力筋配筋率相同情况下,初始预应力度越小,则这类框架结构初始刚度越小,结构峰值承载力越小,但其位移延性、累积耗能能力和等效粘滞阻尼系数没有显著差别。
③在多遇地震作用下,无粘结预应力装配式框架结构顶层最大位移比现浇框架约小7.6%,结构最大底部剪力比现浇框架大28%左右,说明了由于预应力筋的预压作用会使得这类装配式框架结构的初始刚度明显大于现浇框架结构,进而能够吸收更大的地震力。同时这类装配式框架结构的最大层间位移角小于现浇框架,且均能满足我国规范弹性层间位移角限值要求。
④在罕遇地震作用下,无粘结预应力装配式框架结构各层最大位移和最大剪力略小于现浇框架,最大层间位移角同样能够满足我国规范要求,并且残余变形更小,恢复性能更好。这类装配式框架结构破坏形态为梁柱混合铰机制,相比于现浇框架结构,梁损伤程度严重,但柱损伤轻微,有利于防止层侧移机构的形成。
本文首先利用OpenSEES有限元软件对一无粘结预应力装配式节点试验和一框架结构试验进行有限元模拟,并通过与试验数据对比验证了该有限元模型的有效性。按照我国规范设计了一榀三层两跨的8度(0.2g)区的普通现浇框架算例和2组共8榀无粘结预应力装配式平面框架算例。然后对设计的平面框架算例进行了静力滞回加载下的影响参数分析和动力时程分析,并与现浇混凝土框架结构做对比分析,探究了这类框架结构和现浇框架结构的抗震性能差异。基于对三层两跨的无粘结预应力装配式框架结构与现浇框架的对比分析,本文得出以下主要结论:
①在无粘接预应力装配式框架结构与现浇框架的梁柱构件截面承载力相同情况下,无粘结预应力装配式框架的滞回曲线不如现浇框架饱满,捏缩严重,峰值承载力约为现浇框架的90%,滞回曲线后期的累积耗能和等效粘滞阻尼系数分别约为现浇框架的55%和65%。同时这类框架结构骨架曲线的初始刚度比现浇框架略大,更早到达屈服、峰值点和极限破坏状态,且结构的残余变形小,位移延性更好。
②无粘结预应力装配式框架结构在保持梁截面承载力相同情况下,改变梁构件中的预应力筋配筋率和初始预应力度,并不会影响这类框架结构的整体抗震性能。而在保持梁构件中的预应力筋配筋率相同情况下,初始预应力度越小,则这类框架结构初始刚度越小,结构峰值承载力越小,但其位移延性、累积耗能能力和等效粘滞阻尼系数没有显著差别。
③在多遇地震作用下,无粘结预应力装配式框架结构顶层最大位移比现浇框架约小7.6%,结构最大底部剪力比现浇框架大28%左右,说明了由于预应力筋的预压作用会使得这类装配式框架结构的初始刚度明显大于现浇框架结构,进而能够吸收更大的地震力。同时这类装配式框架结构的最大层间位移角小于现浇框架,且均能满足我国规范弹性层间位移角限值要求。
④在罕遇地震作用下,无粘结预应力装配式框架结构各层最大位移和最大剪力略小于现浇框架,最大层间位移角同样能够满足我国规范要求,并且残余变形更小,恢复性能更好。这类装配式框架结构破坏形态为梁柱混合铰机制,相比于现浇框架结构,梁损伤程度严重,但柱损伤轻微,有利于防止层侧移机构的形成。