單跨三層預(yù)壓裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土框架抗震性能試驗(yàn)與理論研究.pdf

1、工廠化生產(chǎn)、裝配程度提高是實(shí)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(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接可靠性差，往往難以滿足反復(fù)荷載下的受力要求，且缺乏抗連續(xù)倒塌的能力。本文將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，通過在節(jié)點(diǎn)區(qū)預(yù)壓連接，形成整體受力節(jié)點(diǎn)和連續(xù)受力框架，提高了裝配式結(jié)構(gòu)的魯棒性，改善了結(jié)構(gòu)的抗震性能，使得預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)在地震區(qū)能得到較好的應(yīng)用。
　　本文通過對(duì)一榀單跨三層預(yù)壓裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土框架擬動(dòng)力和擬靜力試驗(yàn)，研究了預(yù)壓裝配式框架的

2、動(dòng)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(duì)試驗(yàn)框架進(jìn)行彈性和彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析和靜力彈塑性分析，進(jìn)一步探討了試驗(yàn)框架的抗震性能;并通過對(duì)一榀兩跨三層預(yù)壓裝配式混凝土框架的拉結(jié)法和拆除構(gòu)件法的數(shù)值模擬，探討了預(yù)壓裝配式框架的抗連續(xù)倒塌性能和倒塌機(jī)制。本文主要研究內(nèi)容及成果如下。
　　通過預(yù)壓裝配式框架進(jìn)行水平加載擬動(dòng)力試驗(yàn)，獲得了不同加載工況下框架各層的位移時(shí)程曲線，恢復(fù)力時(shí)程曲線和位移-恢復(fù)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(yù)壓裝配式框架的動(dòng)力性能、變形性能、剛度退化等抗震性能。試驗(yàn)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(yù)壓裝配式框架進(jìn)行水平加載擬靜力試驗(yàn)，獲得了反復(fù)荷載下框架層間剪力-位移滯回曲線，以及框架梁端彎矩-轉(zhuǎn)角

4、滯回曲線，了解了試驗(yàn)框架承載能力、滯回性能、截面延性及耗能能力等抗震性能?？蚣芮螅憾寺氏瘸霈F(xiàn)塑性鉸，柱剛度尚未出現(xiàn)大的退化，預(yù)壓裝配式框架屬“強(qiáng)柱弱梁”型結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)框架一、二、三層層間極限位移角分別達(dá)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(shí)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(zhuǎn)動(dòng)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(jié)構(gòu)的變形恢復(fù)能力很好。框架破壞前，梁端塑性鉸發(fā)生充分轉(zhuǎn)動(dòng)，預(yù)壓裝配式框架屬“強(qiáng)柱弱梁”型結(jié)構(gòu)。框架節(jié)點(diǎn)在豎向軸壓力和水平預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)壓作用下處于雙向受壓狀態(tài)，可滿足“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”的要求。
　　采用SAP2000對(duì)試驗(yàn)框架做靜力彈塑性Pushover分析，得到框架的計(jì)算基底剪力-頂點(diǎn)位移關(guān)系曲線。對(duì)比框架的實(shí)測(cè)基底剪力-頂點(diǎn)位移關(guān)系曲線，框架正向加載和反向加

6、載承載力實(shí)測(cè)值與計(jì)算值誤差分別為17.7％和1.4％，計(jì)算值與實(shí)測(cè)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(jī)制為整體屈服機(jī)制，具有良好的抗震性能。
　　應(yīng)用有限元分析軟件MIDAS/Gen對(duì)試驗(yàn)框架進(jìn)行彈性動(dòng)力時(shí)程分析，得到試驗(yàn)框架的計(jì)算位移時(shí)程曲線，將計(jì)算位移與試驗(yàn)位移進(jìn)行比較，驗(yàn)證計(jì)算方法的可行性。選用框架進(jìn)行擬

7、動(dòng)力試驗(yàn)時(shí)相同的地震波，調(diào)整峰值加速度強(qiáng)度，對(duì)試驗(yàn)框架進(jìn)行彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析，得到了其彈塑性狀態(tài)下位移反應(yīng)，在框架破壞時(shí)，梁端的鉸狀態(tài)均達(dá)到Level-4狀態(tài)，框架柱腳的鉸狀態(tài)達(dá)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(qiáng)柱弱梁”的要求，具有良好的延性和耗能能力。
　　通過對(duì)預(yù)壓裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土框架的拉結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)和拆除構(gòu)件法設(shè)計(jì)的模擬，研究了預(yù)壓裝配式框架在不同工況下拆除失效柱后，剩余結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力和抗連續(xù)