后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裝配混凝土結(jié)構(gòu)抗震能力的試驗(yàn)研究.pdf

1、用后張預(yù)應(yīng)力將梁與柱裝配成框架或梁與墻裝配成剪力墻的無粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力裝配混凝土結(jié)構(gòu)，除具有普通預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的施工速度快、環(huán)境污染小、質(zhì)量有保證、耐久性能好等優(yōu)勢(shì)外，還有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)易于實(shí)現(xiàn)梁鉸耗能機(jī)制；(2)易于評(píng)估地震造成的結(jié)構(gòu)損傷；(3)恢復(fù)性能好，殘余變形小，易于修復(fù)。無粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力裝配混凝土結(jié)構(gòu)具有廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景，但國內(nèi)對(duì)其抗震能力和設(shè)計(jì)方法的研究并不多。因此，有必要對(duì)其進(jìn)行深入的探討和研究，以促進(jìn)其在我國抗震設(shè)

2、防區(qū)的應(yīng)用和發(fā)展。
　　 采用試驗(yàn)與理論分析相結(jié)合，本文詳細(xì)研究無粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力裝配混凝土框架節(jié)點(diǎn)和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震能力，并探討這兩種結(jié)構(gòu)的抗震分析和設(shè)計(jì)方法。論文主要內(nèi)容如下。
　　 1.回顧和分析了與無粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力裝配混凝土框架節(jié)點(diǎn)和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)研究相關(guān)的國內(nèi)外研究成果。全面介紹了PRESSS(預(yù)制裝配式抗震結(jié)構(gòu)體系)研究計(jì)劃的全過程。
　　 2.分別采用兩種數(shù)值分析方法(簡化理論分析方法和更精確的二

3、維彈塑性有限元分析程序DRAIN-2DX)模擬無粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力裝配混凝土框架節(jié)點(diǎn)在側(cè)向荷載下的力—變形性能。根據(jù)裝配梁的變形協(xié)調(diào)，建立了在單調(diào)側(cè)向荷載下的梁的彎矩—轉(zhuǎn)角關(guān)系。評(píng)估了后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)應(yīng)力這一重要的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)無粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力裝配混凝土框架節(jié)點(diǎn)的抗震性能的影響。分析結(jié)果表明：隨著預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)應(yīng)力值的增大，承載力和剛度提高明顯，但梁端轉(zhuǎn)角變形和相應(yīng)的樓層結(jié)構(gòu)位移變形降低。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，合理選擇結(jié)構(gòu)的后張預(yù)應(yīng)

4、力筋的有效應(yīng)力值等設(shè)計(jì)參數(shù)可以設(shè)計(jì)出更好的側(cè)向荷載下的結(jié)構(gòu)性能。由于采用延性的干連接，設(shè)計(jì)合理的無粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力裝配混凝土框架結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下僅僅梁端有些破壞。
　　 3.完成了三個(gè)1/2縮尺比例的無粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力裝配混凝土框架中節(jié)點(diǎn)的低周往復(fù)擬靜力水平加載試驗(yàn)。三個(gè)框架中節(jié)點(diǎn)試件用來對(duì)比研究梁端設(shè)置材料阻尼混凝土段的梁柱節(jié)點(diǎn)在水平地震作用下的受力變形性能。試驗(yàn)結(jié)果顯示：滯回特性，自我恢復(fù)原狀能力，剛度退化情況，核心區(qū)抗剪強(qiáng)

5、度等。設(shè)計(jì)合理的無粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力裝配混凝土框架結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的變形恢復(fù)能力。試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了無粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力裝配混凝土框架中節(jié)點(diǎn)的兩種數(shù)值分析方法的準(zhǔn)確性。
　　 4.提出了無粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力裝配短肢聯(lián)肢剪力墻的設(shè)計(jì)模型并確定新型剪力墻的設(shè)計(jì)方法。利用非線性有限元軟件DRAIN-2DX中的纖維梁柱單元、桁架單元、連接單元建立了后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裝配短肢聯(lián)肢剪力墻的非線性有限元模型。利用建立的非線性有限元模型及能力譜法評(píng)估了新型剪力墻抗側(cè)

6、能力。研究了預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)應(yīng)力值、墻肢截面高度等設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裝配短肢聯(lián)肢剪力墻抗側(cè)性能的影響。分析結(jié)果表明增加肢長、預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)應(yīng)力值不僅可以大幅提高后張無粘結(jié)裝配短肢聯(lián)肢剪力墻的剛度及承載力，同時(shí)可以有效的降低頂點(diǎn)目標(biāo)位移及其所對(duì)應(yīng)的薄弱層的層間位移角。因此，合理選擇設(shè)計(jì)參數(shù)可以有效的改善結(jié)構(gòu)的抗側(cè)能力。合理設(shè)計(jì)的后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裝配式短肢聯(lián)肢剪力墻，在罕遇地震作用下，少量損傷只出現(xiàn)連梁端部、墻肢連接部位，而連梁因

7、采用干性連接，震后也較易進(jìn)行修復(fù)。
　　 5.進(jìn)行了兩片2層1/二2縮尺的對(duì)稱雙肢預(yù)應(yīng)力裝配短肢剪力墻的低周往復(fù)擬靜力水平加載試驗(yàn)。兩片剪力墻試件用來對(duì)比研究墻肢截面高度即墻肢高厚比不同的抗側(cè)性能。試驗(yàn)結(jié)果表明了后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裝配聯(lián)肢短肢剪力墻在地震作用下塑性變形主要出現(xiàn)在預(yù)制連梁與墻肢的連接部位，從而有利用于震后修復(fù)；在預(yù)應(yīng)力作用下，卸載后，結(jié)構(gòu)殘余變形小，具有良好的“自恢復(fù)”能力；隨著控制位移的增大，卸載時(shí)由于預(yù)應(yīng)力筋回彈

8、作用捏縮快，滯回環(huán)由尖梭形向S形發(fā)展，包絡(luò)的面積較小。試驗(yàn)結(jié)果同時(shí)也驗(yàn)證了DRAIN-2DX建立的后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裝配短肢剪力墻的非線性有限元模型的準(zhǔn)確性。增加墻肢截面高度，能量耗散系數(shù)提高明顯。
　　 6.介紹了基于位移抗震設(shè)計(jì)方法的各自特點(diǎn)。采用合理的假定，推導(dǎo)了后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裝配短肢剪力墻的直接基于位移的抗震設(shè)計(jì)方法。對(duì)裝配混凝土梁截面的彎矩—轉(zhuǎn)角關(guān)系受力全過程進(jìn)行了理論分析，根據(jù)截面的受力平衡條件，推導(dǎo)了彎矩—轉(zhuǎn)角關(guān)系