單跨三層預壓裝配式預應力混凝土框架抗震性能試驗與理論研究.pdf

1、工廠化生產(chǎn)、裝配程度提高是實現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的重要途徑。傳統(tǒng)的裝配式結構節(jié)點連接可靠性差，往往難以滿足反復荷載下的受力要求，且缺乏抗連續(xù)倒塌的能力。本文將預應力技術應用于預制裝配式混凝土結構，通過在節(jié)點區(qū)預壓連接，形成整體受力節(jié)點和連續(xù)受力框架，提高了裝配式結構的魯棒性，改善了結構的抗震性能，使得預制裝配式結構在地震區(qū)能得到較好的應用。
　　本文通過對一榀單跨三層預壓裝配式預應力混凝土框架擬動力和擬靜力試驗，研究了預壓裝配式框架的

2、動力特性、承載能力、滯回性能、截面延性及耗能能力等抗震性能;采用有限元分析軟件對試驗框架進行彈性和彈塑性動力時程分析和靜力彈塑性分析，進一步探討了試驗框架的抗震性能;并通過對一榀兩跨三層預壓裝配式混凝土框架的拉結法和拆除構件法的數(shù)值模擬，探討了預壓裝配式框架的抗連續(xù)倒塌性能和倒塌機制。本文主要研究內(nèi)容及成果如下。
　　通過預壓裝配式框架進行水平加載擬動力試驗，獲得了不同加載工況下框架各層的位移時程曲線，恢復力時程曲線和位移-恢復力

3、滯回曲線，得到不同工況條件下框架層間位移，層間位移角，層間剪力。了解預壓裝配式框架的動力性能、變形性能、剛度退化等抗震性能。試驗框架在地震波峰值加速度PGA=102gal工況下，各層最大層間位移角為1/368，滿足“小震不壞”的要求;在PGA=204gal工況下，各層最大層間位移角為1/137，滿足“中震可修”的要求。
　　通過預壓裝配式框架進行水平加載擬靜力試驗，獲得了反復荷載下框架層間剪力-位移滯回曲線，以及框架梁端彎矩-轉角

4、滯回曲線，了解了試驗框架承載能力、滯回性能、截面延性及耗能能力等抗震性能。框架屈服后，梁端率先出現(xiàn)塑性鉸，柱剛度尚未出現(xiàn)大的退化，預壓裝配式框架屬“強柱弱梁”型結構。試驗框架一、二、三層層間極限位移角分別達到1/42、1/47、1/67，符合“大震不倒”的要求。一層、二層框架加載滯回曲線較為豐滿，框架破壞時的粘滯阻尼系數(shù)he在0.065～0.087之間，具有良好的耗能能力。一層和二層梁端組合截面延性系數(shù)在3.64～5.62之間，具有較好

5、的轉動能力和延性。加載至極限狀態(tài)，框架殘余變形率在0.138～0.307之間，結構的變形恢復能力很好。框架破壞前，梁端塑性鉸發(fā)生充分轉動，預壓裝配式框架屬“強柱弱梁”型結構?？蚣芄?jié)點在豎向軸壓力和水平預應力鋼筋預壓作用下處于雙向受壓狀態(tài)，可滿足“強節(jié)點”的要求。
　　采用SAP2000對試驗框架做靜力彈塑性Pushover分析，得到框架的計算基底剪力-頂點位移關系曲線。對比框架的實測基底剪力-頂點位移關系曲線，框架正向加載和反向加

6、載承載力實測值與計算值誤差分別為17.7％和1.4％，計算值與實測值吻合較好。在Pushover推覆分析過程中得到框架出現(xiàn)塑性鉸的位置及順序圖，框架塑性鉸先出現(xiàn)在底層梁端，再出現(xiàn)在上層梁端，最后出現(xiàn)在柱腳，表明該框架的破壞機制為整體屈服機制，具有良好的抗震性能。
　　應用有限元分析軟件MIDAS/Gen對試驗框架進行彈性動力時程分析，得到試驗框架的計算位移時程曲線，將計算位移與試驗位移進行比較，驗證計算方法的可行性。選用框架進行擬

7、動力試驗時相同的地震波，調(diào)整峰值加速度強度，對試驗框架進行彈塑性動力時程分析，得到了其彈塑性狀態(tài)下位移反應，在框架破壞時，梁端的鉸狀態(tài)均達到Level-4狀態(tài)，框架柱腳的鉸狀態(tài)達到Level-5狀態(tài)，塑性鉸的延性系數(shù)均大于4，框架能夠滿足“強柱弱梁”的要求，具有良好的延性和耗能能力。
　　通過對預壓裝配式預應力混凝土框架的拉結強度設計和拆除構件法設計的模擬，研究了預壓裝配式框架在不同工況下拆除失效柱后，剩余結構的抗倒塌能力和抗連續(xù)