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预应力装配式混凝土结构是一种新型的建筑结构。这种结构的构件在加工工厂预制,机械吊装时采用预应力筋作为主要的连接手段,把零散的预制(预应力)构件连接成为一个整体。这种结构中后张预应力筋既可作为施工阶段拼装手段,又可在使用阶段承受梁端弯矩,构成整体受力节点和连续受力框架。有效地避免了现浇混凝土结构现场湿作业多、施工周期长、质量不易控制、机械化程度不高等缺陷。
本文设计了三种共11榀框架结构梁柱中节点试件,其中4个为无粘结预应力装配式混凝土框架节点(以下简称PCJ)试件,6个无粘结预应力筋和普通钢筋混合配筋的装配式混凝土框架内节点(以下简称HCJ)试件,1个为整体现浇普通钢筋混凝土框架节点(以下简称MCJ)试件。研究了各试件在低周反复荷载作用下的抗震性能,得出的主要结果和结论如下:
(1)破坏形式上,PCJ、HCJ试件仅在梁柱接合部产生一条主要的裂缝,破坏现象是梁端混凝土的局部压碎,由于预应力筋的作用,核芯区的剪切破坏并不严重,梁体裂缝并无太大开展,破坏程度总体上比普通钢筋混凝土试件小得多,便于震后的修复。
(2)PCJ、HCJ构件的主要承载力指标和耗能能力与现浇混凝土梁柱组合件基本接近,本试验中MCJ的总耗能系数为2.13,PCJ试件的总耗能系数在1.70~2.58之间,HCJ试件的总耗能系数为2.17~2.58。
(3)预应力装配式混凝土框架结构的变形能力强、延性好,极限角位移接近或达到4%,PCJ试件的延性系数位移为7.61~7.88,HCJ试件的位移延性系数为6.71~6.67,而MCJ试件则为4.37。
(4)就PCJ试件而言,梁端约束采用螺旋箍筋的效果好过采用箍筋加密;HCJ试件梁端约束采用螺旋箍筋的效果也优于采用焊接的多肢箍筋。
(5)PCJ试件在结构位移角为2%~3%时的残余变形(约为10%)比MCJ试件的残余变形(40%~60%)小得多。由于预应力筋的作用,PCJ试件表现了良好的变形恢复能力,HCJ试件的变形恢复能力优于整浇节点试件。
综上,本试验所设计的4榀PCJ试件,6榀HCJ试件在低周反复荷载作用下与MCJ试件具有相同或相近的抗震性能。