預(yù)制裝配型鋼混凝土梁抗震性能試驗(yàn)與有限元數(shù)值模擬.pdf

1、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、剛度大、抗震性能好、耐火性能和耐久性能好等優(yōu)點(diǎn)，所以在上海中心和CCTV新樓等大型超高層建筑和大跨建筑中得到了應(yīng)用，而在量大面廣的一般高層建筑和多層建筑中卻較少使用，其最主要原因之一就是型鋼混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)施工工序繁多且構(gòu)造連接復(fù)雜。為此，國(guó)內(nèi)外專家在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)制裝配混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，提出預(yù)制裝配型鋼混凝土(prefabricated steel reinforced concrete，簡(jiǎn)稱為PSRC)結(jié)

2、構(gòu)，其施工過(guò)程分為預(yù)制和現(xiàn)澆兩個(gè)階段，由于實(shí)現(xiàn)了工廠化預(yù)制，克服了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)施工工序繁多等缺點(diǎn)，所以具有更加廣泛的工程應(yīng)用前景。
　　但迄今對(duì)PSRC結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件(PSRC梁)抗震性能的研究很少。因此，本文設(shè)計(jì)了36個(gè)PSRC梁試件，由于受畢業(yè)時(shí)間限制，對(duì)其中的17個(gè)試件進(jìn)行了低周反復(fù)荷載作用下的試驗(yàn)，觀察并記錄了試件的裂縫開展、變形和破壞形態(tài)，分析了試件的滯回曲線、骨架曲線、剛度退化、延性、耗能能力，研究了剪跨比、預(yù)制部

3、分截面形式和現(xiàn)澆混凝土強(qiáng)度等因素對(duì)PSRC梁抗震性能的影響規(guī)律。同時(shí)使用通用軟件ABAQUS建立了PSRC梁抗震性能的有限元分析模型，并對(duì)15個(gè)PSRC梁試件進(jìn)行了全過(guò)程模擬分析，模擬分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好，驗(yàn)證了本文所建立模型的合理性。應(yīng)用已驗(yàn)證合理的分析模型，選取剪跨比、現(xiàn)澆部分混凝土強(qiáng)度和配箍率等7個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，每一參數(shù)又選取若干水平，深入分析了各設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)PSRC梁力學(xué)性能的影響規(guī)律，結(jié)論如下:
　　(1)在低周反復(fù)荷載

4、作用下，PSRC梁預(yù)制部分和現(xiàn)澆部分混凝土接觸面始終協(xié)同工作，沒(méi)有發(fā)生明顯的相對(duì)錯(cuò)動(dòng);型鋼與混凝土接觸面也粘結(jié)較好，沒(méi)有發(fā)生明顯的相對(duì)滑移，表明PSRC梁在地震作用下整體性較好。
　　(2)在低周反復(fù)荷載作用下，PSRC梁滯回曲線較為飽滿，滯回環(huán)包裹的面積較大，呈明顯的梭形;隨著剪跨比的提高，試件延性和耗能能力均顯著提升，表明PSRC梁在地震作用下抗震性能較好。
　　(3)剪跨比是影響PSRC梁抗震性能的主要因素，隨著剪跨比

5、的增大，試件破壞形態(tài)依次經(jīng)歷了斜壓破壞、剪壓破壞和彎曲破壞三種形態(tài)，同時(shí)其延性和耗能能力逐漸提升，但其承載力逐漸下降;現(xiàn)澆部分混凝土強(qiáng)度和預(yù)制部分截面形式對(duì)試件抗震性能影響很小。
　　(4)數(shù)值模擬所得滯回曲線和骨架曲線與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，應(yīng)力云圖也與試驗(yàn)各階段破壞特征較吻合，表明本文所建立的模擬方法可以較好地模擬PSRC梁在低周反復(fù)荷載作用下的力學(xué)性能。
　　(5)設(shè)計(jì)參數(shù)分析顯示:配箍率、預(yù)制部分混凝土強(qiáng)度、寬度比、混凝

6、土疊合面摩擦系數(shù)這四個(gè)因素對(duì)PSRC梁的抗震性能影響很小;型鋼腹板配鋼率和縱筋配筋率這兩個(gè)因素對(duì)PSRC梁抗震性能影響較大，隨著型鋼腹板配鋼率和縱筋配筋率的提高，試件承載力和延性都顯著提升。
　　(6)通過(guò)分析得到了:剪跨比、型鋼腹板配鋼率和縱筋配筋率對(duì)極限承載力的影響規(guī)律，以及極限承載力與剪跨比、型鋼腹板配鋼率和縱筋配筋率間的計(jì)算公式。
　　(7)通過(guò)分析得到了:型鋼腹板配鋼率和縱筋配筋率對(duì)初始剛度的影響規(guī)律，以及初始剛度