预应力索—钢筋混凝土框架结构体系抗震性能研究

发布时间：2020-03-21 17:21

【摘要】：索作为一种优良的结构构件,在结构性能方面,能增加结构侧向刚度、提高极限承载力、增加结构耗能、改善破坏模式等;在实际施工中,索具有自重小、材料多样、施工维修和替换方便等特点。利用索便于维修与更换的特点,在震后可迅速恢复结构的功能,合理的设计可将结构提高到“小震弹性,中震不坏,大震可修”的设计水准。在工程应用中,索作为一种轻质高强的材料,已被广泛应用于桥梁以及公共建筑等大跨空间结构,同时索由于作为体外预应力的各种优势,被应用到结构加固。鉴于索的这些优良性能,将其引入民用建筑结构体系中,提出了预应力索-钢筋混凝土框架结构这一新型结构体系。本文分析了索的应用现状及相关规范,总结了可恢复功能结构及自复位框架的研究现状。利用通用有限元分析软件ANSYS对一个索-钢筋混凝土平面单元进行滞回性能分析,通过改变索的截面面积和预应力大小,得出预应力索-钢筋混凝土框架结构单元的耗能特点及自复位特性。研究了索对于结构整体的抗震性能的影响,采用基于性能的设计方法,设计了九层纯框架结构和预应力索-钢筋混凝土框架结构,进行了小震下的反应谱分析和中震、大震的非线性弹塑性时程分析。研究两种结构体系的侧向位移、层间剪力、剪力在框架柱和索之间的分配,以及梁柱的塑性铰发展情况,验证了这种新型结构体系的优良的抗震性能,理论推导并且拟合了层位移角和索承担剪力之间的相关关系,同时提取各地震波作用下索的内力,分析了索的内力水平。针对一个接近少墙框架结构的工程案例,对比了少墙框架、钢支撑-框架结构、预应力索-混凝土框架三种结构体系的整体计算指标和经济性。分析了预应力索-钢筋混凝土框架结构相对于少墙框架结构和钢支撑-混凝土框架结构的优越性。已有一些索用于框架结构的节点构造为这种体系的应用提供了技术条件。以上计算分析表明,预应力索-钢筋混凝土框架结构达到了“小震弹性、中震不坏,大震可修”的抗震设防目标,且预应力索增加了一道抗震防线;同时根据计算结果中的层间剪力分配规律,提出了索分担剪力的比例和层位移角之间的相关性关系,为索的合理布置提供了参考。预应力索-钢筋混凝土框架结构体系具有很强的实际应用意义。
【图文】：

示意图,自复位,框架,示意图

厦门大学硕士学位论文逦第一章绪论逡逑Ｅｌ－Ｓｈｅｉｋｈ等（１９９７）邋＾分析了无粘结预应力混凝土框架的抗震性能，结果表明逡逑结构在设防地震作用下呈非线性弹性，结构几乎没有损坏，在罕遇地震的作用下，逡逑结构也未倒塌。逡逑基于在混凝土框架中这类节点良好的性能，Ｒｉｄｅｓ，，邋Ｊ等（２００１）邋Ｍ在钢框架结逡逑构中应用类似的方法，并沿梁轴线施加预应力，使梁柱节点具有自复位功能。建立逡逑一个六层钢框架并进行动力时程分析，结果表明该结构和传统的框架结构相比，具逡逑有足够的刚度、强度及延性，达到了预期的效果。逡逑从２００５年开始，对自复位功能的研究重点逐渐从节点发展到整体结构上。逡逑Ｐ．邋Ｒｏｊａｓ等（２００５）邋Ｍ在钢框架梁柱节点设置了无粘结预应力钢筋与摩擦型阻逡逑尼器，并用纤维模型进行模拟。基于性能设计了一个六层四跨的钢框架，计算表明逡逑该结构的抗侧刚度、层位移角、耗能及自复位能力等方面都有良好的效果。在罕遇逡逑地震作用下，框架具有一定的自复位能力，塑性变形也得到有效的控制。逡逑钢绞线逡逑

高强度套管,钢框架

Ｓｅｙｅｄ邋Ａｍｉｎ邋Ｍｏｕｓａｖｉ邋（２０１６）邋［＇ｓ］等提出了和邋Ｘｉｎｇｇｕｏ邋Ｈｏｕ邋相似的邋ＰＳＣＢ逡逑（Ｐｒｅ－ＳｌａｃｋｅｄＣａｂｌｅＢｒａｃｅ）结构，即预拉索支撑结构，｛Ｒ．对于节点的处理方式不同，逡逑如图１．８所示。研究得出：预应力拉索支撑对于非延性框架的稳定性及自复位能力逡逑有很大的提升，同时ＰＳＣＢ可以在地震下改善框架的侧向稳定性，因为它消除了整逡逑个系统在滞回过程中的刚度退化的影响。逡逑８逡逑
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU352.11;TU398.2

【参考文献】