预制混凝土叠合连梁抗震性能研究与改进设计

发布时间：2020-06-11 20:43

【摘要】：装配式建筑具有施工速度快,建设周期短,节能环保等优点,符合我国建筑行业可持续发展的政策需要,近几年国家制定了相应的政策以保障其推广应用。预制剪力墙结构是高层建筑主要采用的结构形式,而连梁作为预制剪力墙结构的主要耗能构件,其抗震性能的优劣直接关系到整体结构的性能。然而,目前对预制混凝土叠合连梁的抗震研究很少,因此有必要对预制混凝土叠合连梁的抗震性能开展研究。本文采用有限元数值模拟方法进行研究。首先对普通配筋预制混凝土叠合连梁的抗震性能进行研究;其次分析了连梁抗震性能的参数影响,获得了影响连梁性能的规律;最后,提出了连梁配筋的改进方案,并分析其抗震性能,选出了最优方案。主要研究工作如下:(1)采用有限元软件ABAQUS对试验连梁进行数值模拟。通过选取材料本构、确定单元类型和设置边界条件等过程,建立了连梁分析模型,对比数值模拟结果与试验结果,验证了有限元模型的有效性和正确性。(2)本文结合工程应用,参考装配式设计图集,设计了3个不同跨高比的足尺预制混凝土叠合连梁;并利用有限元软件对预制混凝土叠合连梁进行了数值模拟,分析了连梁的破坏形态、承载力、延性和耗能能力等。研究结果表明:跨高比为1.5的连梁发生剪切破坏,承载力最高,但其延性和耗能能力较差;跨高比为2.5的连梁发生以受弯破坏为主的弯剪破坏,承载力最低,但其延性和耗能能力较好;跨高比为2.0的连梁发生弯剪破坏,承载力较高,延性和耗能能力均较好,其性能表现最佳。(3)以跨高比为2.0的预制混凝土叠合连梁为基础,设计了34个预制混凝土叠合连梁;并利用有限元软件对其进行建模分析,研究了跨高比、混凝土强度和配筋率等对预制混凝土叠合连梁抗震性能的影响。结果表明:跨高比对连梁性能影响较大;混凝土强度的增大能显著提高连梁的承载力,然而连梁的延性和变形能力却大幅下降;配筋率变化对连梁性能的影响各不相同,纵筋受力筋配筋率、配箍率和竖向分布筋配筋率在一定范围内对连梁的性能影响较为明显。并且该研究结果可为设计提供参考。(4)为了改善普通配筋预制混凝土叠合连梁的综合性能,本文提出了3种预制混凝土叠合连梁配筋的改进方案;分别设计了对角配筋、菱形配筋和综合配筋的连梁试件,并通过有限元软件对其进行建模;对比分析了普通配筋、对角配筋、菱形配筋和综合配筋的连梁破坏形态、承载力和耗能能力等。研究结果表明:对角配筋、菱形配筋和综合配筋的连梁能有效的提高连梁的承载力,改善连梁的变形和耗能能力;综合分析连梁的承载力、延性和耗能能力发现,在低周反复荷载下,对角配筋连梁正、反向的性能较为平衡、表现最佳。
【图文】：

连梁,跨高比,暗柱,配筋

度比变化不断变化，连梁刚度应与其剪压比最大值点错开，；必要时，设计者同样可以调整墙肢的刚度。配筋的混凝土连梁T.Paulay 和 J.R.Binney 等[13]对联肢剪力墙和连梁进行了研究叉暗柱式（如图 1.1）的连梁改进配筋方案。研究结果表明柱式配筋连梁表现出更好的抗震性能；但其对剪力墙的厚度施工较困难；按照现行规范要求进行设计时，连梁常常出现到了很大的限制。0 年代 DGB.Barney 和 K.N.Shiu 等[14]完成了普通配筋、菱形梁的试验研究。研究结果表明：对角交叉暗柱配筋方案对小效果较明显，而对跨高比较大的连梁改善作用效果一般；并该根据实际情况采取不同配筋方案，比如当连梁的跨高比较可；当连梁的跨高比较小时，，可以采用特殊的配筋方式来改

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图 1.4 装配整体式连梁尺寸图 1.5 装配整体式连梁示意图1.2.3 装配式剪力墙结构研究1986 年，朱政奎研究团队[35]为了更好的认识装配整体式剪力墙结构在地震荷载下的动力反应、力学性能及破坏过程，设计并完成了三层钢筋混凝土墙板模型（1:3 缩尺）的振动台试验，试验模型如图 1.6 所示。试验研究了墙板连接强度、破坏形态、刚度退化和延性等性能；通过对比试验值与理论值，分析产生差异的原因，并提出改进墙板结构抗震性能的建议。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU352.11

【参考文献】