大空间无粘结预应力楼板——异形柱结构住宅体系的弹塑性分析

摘要

大空间无粘结预应力楼板－异形柱结构体系是一种新型的住宅结构体系。该体系中无粘结预应力楼板的采用，可以完全实现大跨度楼板和室内无明柱明梁的要求，做到真正意义上的大空间住宅体系。 本文主要采用SAP2000对大空间无粘结预应力楼板-异形柱结构体系进行弹性和弹塑性受力分析。在弹性受力期间，主要分析了此种结构体系中的梁、板、柱在竖向荷载作用下的截面抗弯能力，以及预应力作用对于结构受力和变形的影响。在弹塑性受力期间，主要分析了楼板中是否施加预应力、地震烈度区、层数、水平力加载模式等因素对此种结构体系抗震性能的影响。此外论文提出了改进的计算模型，即在建模中将梁单元建为倒L形与T形截面，楼板厚度相应减小，并以该模型作为本文弹性与弹塑性分析的基础。 本文得出以下结论： 1. 通过计算，在层数不超过十二层的情况下，该结构体系在八度和八度以下地震区域具有较好的抗震性能，能满足抗震的需要。 2. 在该结构体系的抗震设计中，初步可以确定结构的底部几层一字形柱、中间2～4层的T形柱柱端和与T形柱相交的梁端是结构的薄弱处，设计时需要注意。 3. 通常在一般情况下，预应力的施加能很好的改善板的受力状态，在很大程度上减小板所受的拉应力，并且能明显减小板的挠度。预应力的施加对梁的抗弯产生有利作用，对柱的抗弯产生不利作用。 4. 在进行该结构体系的抗震性能分析时，应该将楼板中的预应力钢筋作为梁截面配筋的一部分。该结构体系的出铰过程一般是柱子先出铰，梁后出铰，随后梁端和柱端塑性铰逐渐发展，最终以柱两端塑性铰破坏而结束。其在弹性阶段与普通楼板结构的刚度是一致的，当塑性铰出现，结构受力进入非弹性阶段后，其刚度要大于普通楼板结构，并能以这个较好的刚度维持一段时间。当结构接近破坏时，其刚度又与普通楼板结构趋于一致。