带有摇摆架的预应力自复位装配式混凝土框架抗震韧性研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:HZ8081
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延性作为传统抗震设计中关注的对象之一,长期以来被认为有助于降低结构的地震危害,但这是以结构损伤为代价、以牺牲建筑物所有者的利益为前提的。相比传统结构,自复位结构具有功能可恢复和建筑工业化的特点,故延性需求较低,且适应时代需求。因此,这类结构的应用前景广阔,研究价值巨大,但在实际应用中仍存在一些问题。故本文针对以混合节点构成的预应力自复位装配式混凝土(PSCPC)框架存在耗能较差、地震作用下易产生侧向变形集中、预应力筋容易屈服失效等缺点,提出了一种带有摇摆架的预应力自复位装配式混凝土(PSCPC-RF)框架。通过对节点设计、结构受力等方面的研究优化了框架的变形模式和失效模式,并在此基础上,综合评价了PSCPC-RF框架的抗震性能。具体工作如下:(1)基于OpenSees模拟平台,实现了混合节点的精确建模,并通过国内相关试验验证了其合理性及适用性。(2)在对混合节点的设计方法进行探索与研究的过程中,选取了预应力强度比?和由本文提出的梁端弯矩系数?两个设计参数。然后验证了摇摆架基于刚度需求的设计方法,进而完成了整体框架的建模。并在以上工作的基础上,构造了61个工况。且为方便后续归纳分析与研究,根据预应力筋的配置数量,提出了?水平的概念。(3)通过静力推覆分析,得出了不同工况下PSCPC和PSCPC-RF框架的延性系数,并识别出了它们的变形模式和失效模式,同时进行了详细的说明与分析。在此基础上,评价了设计参数对框架延性系数、变形模式和失效模式的影响以及摇摆架在这些方面对PSCPC框架的改善和控制作用。(4)分别对RC、PSCPC和PSCPC-RF框架体系在多遇、设防、罕遇地震作用下进行了动力时程分析。进而讨论了层间位移集中系数DCF、最大层间位移角和残余位移随设计参数变化的分布规律,并以最大层间位移角为优化目标,得到了两种自复位框架体系关于设计参数的优化区间。再根据推覆分析结果和动力分析结果对节点进行补充设计,进而给出了设计参数的取值建议:(1)尽可能降低?水平;(2)?的取值范围为0.6~0.75,其中左限值非严格限值;(3)?的取值范围为0.6~1。(5)基于优化的BASE模型,对RC、PSCPC和PSCPC-RF框架体系在地震作用下的层间位移角、侧向位移、残余位移、预应力筋内力和滞回耗能进行了对比分析,综合评价了PSCPC-RF框架体系的抗震性能。通过以上研究发现,内部优化结构设计和外部增设摇摆架都能够有效提高主体自复位装配式结构的抗震韧性,且内外优化之间相互影响较小。因此,作为一种新的结构体系,在经过合理设计后,PSCPC-RF框架能够拥有良好的功能可恢复性能和优越的抗震性能。
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