预制带肋底板叠合板抗震性能的研究

发布时间：2020-01-21 22:34

【摘要】：为了研究预制带肋底板叠合板的抗震性能,本文设计制作了14个正方形足尺叠合板和对比现浇板试件,进行了面内低周反复水平加载试验。试件顶部没有施加竖向荷载,叠合板的叠合面为自然粗糙面。14个试件中,无左右边梁试件2个,包括叠合板和对比现浇板试件各1个。有左右边梁试件共12个,包括对比现浇板试件2个；标准叠合板试件2个；无支座负筋和支座负筋根数加倍叠合板试件各1个；预制底板板缝与加载方向平行的试件2个,其中1个试件的配筋与标准叠合板相同,另1个试件的支座负筋根数加倍；无穿孔钢筋和穿孔钢筋根数加倍叠合板试件各1个；此外,还有1个标准叠合板试件用于单向重复加载,1个叠合板试件增配了防裂钢筋。试验表明,预制带肋底板叠合板破坏时裂缝少、多分布在板下半部分的1/3左右。加载方向与底板板缝垂直时,试件裂缝呈倒“八”字形；加载方向与底板板缝平行时,裂缝主要呈水平状。增设左右边梁或增加负筋、横向穿孔钢筋的配置后,裂缝分布的范围更广、发展的更加充分。试验发现,预制带肋底板叠合板有3种特有的裂缝形式。第1种是多数叠合板出现的板与下边梁连接处板的水平通缝；第2种是加载方向与预制底板板缝平行时可能出现的预制底板板缝的裂缝,第3种是在后浇面可能产生的预制底板板肋对应位置处的裂缝。分析试件破坏特征发现,板底左右边梁纵筋拉断、混凝土压碎是试件破坏的最主要原因。板的破坏模式均以弯曲破坏为主、剪切破坏为辅。根据试验绘制了滞回曲线和骨架曲线。叠合板和现浇板试件破坏时,滞回曲线均呈“Z”形,有一定的捏缩现象。进行滞回分析发现,叠合板试件开裂后还有较大的变形能力,开裂荷载为峰值荷载的一半左右,耗能能力与现浇板相当。设置左右边梁、增加负筋配置均能提高叠合板的变形能力、承载力和耗能能力。基于软化撑杆-系杆的理论,提出了叠合板的承载力计算模型,并建立了有限元模型。在试验结果和有限元模拟的基础上,给出了适合于预制带肋底板叠合板的撑杆横截面深度的计算公式。采用本文提出的模型对叠合板的峰值承载力进行计算,计算值和试验值吻合良好。本文提出了叠合板初始刚度的计算公式,然后采用退化四线型骨架曲线确定了各特征点之间连线刚度与初始刚度的关系,按照试验统计分析结果给出了试件开裂承载力、屈服承载力和极限承载力与峰值承载力的关系,提出了计算叠合板在水平集中力作用下顶点位移的方法。最后模拟了叠合板的骨架曲线和滞回曲线,模拟的曲线和试验曲线吻合良好。分析发现,各种损伤指标中,基于位移和能量耗散的混合损伤指标能够较好反映预制带肋底板叠合板的损伤。对叠合板进行的损伤分析表明,增加左右边梁、支座钢筋、穿孔钢筋均可以减小了叠合板的损伤。最后,本文提出了预制带肋底板叠合板的抗震承载力、变形的设计计算方法,并给出了抗震构造措施。根据试验、数值分析和理论研究,本文认为,预制带肋底板叠合板具有良好的整体性,其适用范围与现浇板基本相同,不应限制叠合板仅用于50m以下的建筑。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU352.11

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