新型預(yù)制裝配式RC樓蓋體系力學(xué)性能與抗震設(shè)計(jì)方法.pdf

1、新型預(yù)制裝配式RC樓蓋體系是一種全裝配式預(yù)制RC樓蓋結(jié)構(gòu)體系，具有標(biāo)準(zhǔn)化程度高、生產(chǎn)效率高、施工速度快和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益好等現(xiàn)代預(yù)制RC結(jié)構(gòu)的突出優(yōu)點(diǎn)。但是由于新型樓蓋力學(xué)性能的獨(dú)特性決定了不能沿襲現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行樓蓋的承載力設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，給本體系的推廣應(yīng)用提出了挑戰(zhàn)?；诖耍疚牟捎迷囼?yàn)研究和理論分析相結(jié)合的方法，從預(yù)制板連接節(jié)點(diǎn)和樓蓋體系的基本力學(xué)性能出發(fā)，重點(diǎn)研究了新型樓蓋板縫節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能及承載力設(shè)計(jì)方法、新型樓蓋體系豎向受力性

2、能和新型樓蓋平面內(nèi)受力性能，探討了新型樓蓋和新型樓蓋結(jié)構(gòu)體系的抗震設(shè)計(jì)方法，考察了新型樓蓋平面內(nèi)力學(xué)特點(diǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性和地震響應(yīng)的影響。主要內(nèi)容如下:
　　 第一，開(kāi)發(fā)了5種新型樓蓋板縫節(jié)點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行了平面內(nèi)剪力、拉力和拉剪復(fù)合作用下共21個(gè)節(jié)點(diǎn)的受力性能試驗(yàn)。結(jié)果表明:其中三種節(jié)點(diǎn)的承載力、延性和抗震性能均較好，是優(yōu)良的板縫連接形式;對(duì)新型樓蓋板縫連接件進(jìn)行了細(xì)部構(gòu)造的參數(shù)化分析，提出了連接構(gòu)造建議;軸向拉力的存在對(duì)板縫節(jié)點(diǎn)

3、的抗剪承載力有削弱作用，且拉剪比越大削弱作用越明顯，建議對(duì)樓蓋中高拉剪區(qū)域的連接件設(shè)計(jì)時(shí)考慮軸向拉力的不利影響;結(jié)合ABAQUS分析結(jié)果，給出了新型樓蓋板縫節(jié)點(diǎn)承載力計(jì)算方法。
　　 第二，進(jìn)行了新型樓蓋1/2縮尺模型平面內(nèi)受力性能的低周反復(fù)荷載試驗(yàn)。結(jié)果表明:新型樓蓋在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中表現(xiàn)出較大的平面內(nèi)剛度和較好整體性，各連接件工作性能良好;新型樓蓋在平面內(nèi)低周反復(fù)荷載作用下的具有一定的延性，但滯回曲線捏縮效應(yīng)明顯，耗能能力不理

4、想，驗(yàn)證了采用彈性樓蓋抗震設(shè)計(jì)方法的必要性;連接件在垂直于加載方向上的內(nèi)力分布基本呈相對(duì)于原點(diǎn)的中心對(duì)稱分布，為理論分析時(shí)采用平截面假定提供了依據(jù)。
　　 第三，基于新型樓蓋板縫節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果和等效梁模型理論推導(dǎo)了新型樓蓋平面內(nèi)變形計(jì)算方法，并與試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。分析表明:采用基于等效梁模型理論的計(jì)算方法計(jì)算的新型樓蓋模型在彈性階段的平面內(nèi)變形值與試驗(yàn)實(shí)測(cè)值符合較好，所提出的計(jì)算方法能較好地計(jì)算新型樓蓋在彈性階段平面

5、內(nèi)變形值?；诘刃Я耗Ｐ屠碚?，推導(dǎo)了新型樓蓋平面內(nèi)剛度的計(jì)算方法，在剛度的表達(dá)式中既包括了彎曲成分又包括了剪切成分，是一種較為準(zhǔn)確和直接的樓蓋平面內(nèi)剛度計(jì)算方法。由于新型樓蓋的平面內(nèi)剛度有限，不能作為剛性隔板來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。
　　 第四，進(jìn)行了新型樓蓋1/2模型豎向受力性能的靜載試驗(yàn)。結(jié)果表明:新型樓蓋具有較高的承載力，在整個(gè)加載過(guò)程中，新型樓蓋中的梁-板連接件和板縫連接件都表現(xiàn)出良好的傳力性能，說(shuō)明新型樓蓋的連接構(gòu)造達(dá)到

6、了預(yù)期效果;在均布荷載下樓蓋的撓曲變形形狀呈現(xiàn)出與現(xiàn)澆雙向樓蓋類似的“碟形”，說(shuō)明新型樓蓋具有雙向板變形的特征;新型樓蓋在豎向荷載下的跨中撓度值介于同條件下雙向板樓蓋和單向板樓蓋跨中撓度值之間;新型樓蓋跨中橫板縫方向存在彎矩傳遞，說(shuō)明新型樓蓋具有雙向受力性能?？紤]到新型樓蓋在順板縫方向和橫板縫方向的構(gòu)造特點(diǎn)、變形和受力規(guī)律，新型樓蓋可確定為正交各向異性雙向板樓蓋。
　　 第五，基于彈性薄板小撓度理論和正交各向異性板理論推導(dǎo)了新型

7、樓蓋在豎向均布荷載作用下的承載力計(jì)算公式。
　　 第六，在廣泛研究國(guó)外規(guī)范中樓蓋抗震設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上提出了基于新型樓蓋力學(xué)屬性的抗震設(shè)計(jì)方法。同時(shí)，基于“串并聯(lián)多質(zhì)點(diǎn)系”空間振動(dòng)模型提出了的多、高層建筑結(jié)構(gòu)體系的抗震設(shè)計(jì)方法，該方法考慮了新型樓蓋平面內(nèi)實(shí)際剛度對(duì)結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)和內(nèi)力分配的影響。
　　 第七，采用有限元方法進(jìn)行了新型樓蓋結(jié)構(gòu)體系的動(dòng)力特征分析。分析表明:新型樓蓋增大了結(jié)構(gòu)的基本周期，增加了高振型在地震響應(yīng)中

8、的參與，相比現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)需增加振型數(shù)目來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)計(jì)算。
　　 最后，進(jìn)行了采用新型樓蓋的高層建筑動(dòng)力彈性時(shí)程分析，考察了結(jié)構(gòu)的位移、基底剪力和樓層加速度響應(yīng)，并與同條件現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比。分析表明:新型樓蓋結(jié)構(gòu)在地震作用下發(fā)生了顯著的平面內(nèi)變形，并且底部樓層的平面內(nèi)變形較為嚴(yán)重，頂部樓層的平面內(nèi)變形較小;剪力墻分擔(dān)的基底剪力小于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，而框架部分分擔(dān)的基底剪力大于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，并且這些差異是明顯的;地震作用下新型結(jié)構(gòu)和現(xiàn)澆結(jié)