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世构体系是我国从法国引进的一种预制预应力混凝土装配整体式框架结构体系,该体系符合“建筑工业化”的要求。它除了叠合结构共有的施工速度快、环境污染小、质量有保证以及耐久性好等优势之外,还具有便于采用先张法预应力技术,减小构件截面,且用钢量较低等突出特点。
本文在广泛阅读国内外相关文献的基础上,完成了三个不同键槽长度的世构体系梁柱边节点的低周反复试验、一个框架模型的振动台试验,并进行了节点试件的有限元分析,在以上工作的基础上,对世构体系抗震性能进行了较为深入的研究,主要内容如下:
(1)完成了三个不同键槽长度的世构体系边节点的低周反复加载试验,对试验的现象进行了分析,对试验的数据进行了处理,分析了不同键槽长度的世构体系节点的滞回曲线、节点延性、耗能能力和刚度退化等情况,对世构体系的抗震性能得出了定量的评价。
(2)利用通用分析软件ABAQUS,考虑钢筋与混凝土之间粘结滑移的影响,建立了试件计算分析模型,并对试件进行了低周反复试验的全过程仿真分析,在此基础上对屈服荷载、屈服位移、极限荷载、骨架曲线等与试验构件进行了对比,对其中的差异以及造成差异的原因进行了初步分析。
(3)根据本次试验结果及有限元分析情况,结合相关文献,对世构体系抗震设计施工给出一定的建议。
(4)以世构体系框架结构为原型,设计并制作了一个1/2.2比例的两层整体结构模型,进行了地震模拟振动台试验研究。分析了模型结构的动力特性,及在不同水准地震作用下结构的加速度反应、位移反应和结构周期、刚度、阻尼比的变化。根据模型结构的试验结果分析结构的薄弱环节和破坏机理,评价结构的抗震能力,并依据相似关系推算原型结构的地震反应,分析原型结构的抗震性能。
通过以上的工作可得:世构体系的节点配筋设计可以参照现行的混凝土结构设计规范进行,三个试验试件的柱段及节点区没有出现裂缝,实现了“强柱弱梁”的设计目标;主要的地震能量消耗通过梁铰完成,目前采用的键槽长度能够满足抗震的需要;根据相似系数由模型结构试验结果反应反推原型结构的动力反应,原型结构的层间位移与最大位移角均满足我国抗震规范要求。