“非等同现浇”型装配式混凝土框架结构抗震性能适用性指标研究

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装配式建筑技术因其绿色环保、高效节能等特点被国家科技部、住建部等高度重视,现今有许多科研项目是对装配式建筑进行基础理论研究和关键技术攻关。“干式”连接节点拼装而成的装配式混凝土框架因其不存在现场湿作业、施工迅速、安装便捷、受力性能良好、通过调节附加耗能杆件可达到自复位和震后可快速修复或更换等特点,更加符合装配式技术的要求以及建筑工业化的发展模式。“干式”连接装配式混凝土结构因为其连接构造形式与局部构件在受力机理及计算方式等方面与“湿式”连接装配式混凝土框架都存在很大区别,因此现有的抗震性能指标已不适用于评价“非等同现浇”型装配式混凝土框架的震后修复性能。本论文在总结基于性能的设计方法理论基础上,总结现有的抗震性能指标并开发针对经典“干式”连接装配式混凝土框架的“非等同现浇”型装配式混凝土框架的抗震性能指标,该研究工作对推动“非等同现浇”型装配式混凝土框架结构的应用和推广具有非常重要的意义。本论文的主要研究内容和结论如下:(1)针对宋良龙“非等同现浇”型装配式混凝土节点及框架试验,利用OpenSees软件建立节点及框架层次模型,并根据框架的顶层位移与基底剪力的滞回曲线和与其相对应的骨架曲线、分级能量耗散、累积能量耗散、残余位移、相对自定心率等参数进行比对,比对结果表明本论文采取的数值建模方法可以准确模拟“非等同现浇”型装配式混凝土节点及框架的抗震性能表现。(2)根据我国相关规范要求设计出5层和10层“非等同现浇”型装配式混凝土框架及传统现浇混凝土框架并选取7条地震波进行时程分析,结果表明“非等同现浇”型装配式混凝土框架在各个抗震性能指标都表现良好,其中残余层间位移角明显小于传统现浇混凝土框架的残余层间位移角且两者的比值范围为0.08-0.2倍。(3)IDA分析表明5层和10层“非等同现浇”型装配式混凝土框架在高倒塌概率下达到相同性能水准的结构损伤指标所需要的地震动强度(PGA)大于传统现浇混凝土框架。易损性分析表明5层和10层“非等同现浇”型装配式混凝土框架在生命安全和防止倒塌性能水准下在遭受相同的地震加速度时,结构失效概率较传统现浇混凝土框架较低。(4)在IDA分析结果的基础上本论文根据“非等同现浇”型装配式混凝土框架的最大层间位移角、残余层间位移角、损伤抗震性能指标在不同抗震性能水准下的限值分别提出修改意见并给出相应的建议参考值;在易损性分析的基础上本论文针对“非等同现浇”型装配式混凝土框架残余位移小、可恢复能力强等特点提出了两种新的综合抗震性能指标。第一种为基于最大层间位移角和残余层间位移角的综合抗震性能指标,该抗震性能指标综合考虑结构的弹性变形和塑性变形,能够更加符合“非等同现浇”型装配式混凝土框架的受力特点,并且简单易计算。第二种为基于损伤、最大层间位移角和残余层间位移角的综合抗震性能指标,该指标综合考虑延性、刚度、耗能、变形等多项震后损伤并且从构件与楼层两个维度进行计算,可以更加全面准确地计算出“非等同现浇”型装配式混凝土框架的受力特点,但计算复杂。此外,本论文还给出了新提出的两种综合抗震性能指标在不同抗震性能水准下的限值。
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