无粘结预应力板-柱结构抗震性能研究

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钢筋混凝土板-柱结构及无粘结预应力板-柱结构是一种只由楼板和柱子并通过节点连接而成的建筑结构。其特点为除边框梁以外的楼板下不设梁,楼面荷载直接由楼板传递给柱子,然后再由柱子传递给基础。由于国内学者对板-柱结构的抗震性能的认识仍有一定的争议,在一定程度上阻碍了板-柱结构的推广。为此,在国内外学者的分析研究基础上,本文对无粘结预应力板-柱结构的抗震性能作了一些探讨。本文主要进行的工作有:1.通过利用PKPM结构设计软件,设计并建立板-柱结构的分析模型,再在其上施加通过计算所得到的预应力等效荷载,得到了相应的预应力板-柱结构模型。2.通过有限元分析软件SAP2000,对比分析预应力混凝土板-柱结构、普通混凝土板-柱结构及普通混凝土框架结构模型的动力特性,研究了这三种结构的自振周期变化,从而了解各结构的刚度等特点,并探讨了合理振型数的选取。3.在多遇地震的作用下,三种结构模型都基本处于弹性阶段,所以本文通过使用反应谱法,对比三种结构模型在多遇地震作用下结构的地震响应,得到了预应力板-柱结构的抗震性能稍弱于框架结构的结论,在7度地区,建议在层高不大于3.6m的前提下,预应力板-柱结构不宜大于8层;在8度及以上地区,则不宜采用预应力板-柱结构。4.通过pushover分析,研究了板厚、楼层数对预应力板-柱结构在不同地震作用水平下抗震性能的影响以及三种结构的抗震性能对比。分析结果表明,增加板厚能够提升结构的抗震性能,此外,随着楼层增加,结构的抗震性能下降。5.通过对比三种结构模型,发现预应力的布置对结构的抗震性能的影响不大,对结构的出铰机制的影响也不是很大。6.通过弹塑性时程分析,对比相同场地不同地震波以及不同加速度地震波作用下三种结构的抗震性能,并综合pushover分析结果,得出预应力板-柱结构的抗震性能要比传统框架结构差,但8层以下,层高小于3.6m的预应力板-柱结构能够很好的满足7度地区“大震不倒”的要求。
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