新型预应力预制装配式混凝土框架设计方法研究

摘要

预制混凝土结构是实现建筑工业化的重要结构体系之一，具有良好的发展前景。本文所研究的采用预应力和角钢将梁柱构件连接起来的新型预应力预制装配式混凝土框架结构(PTED结构)不仅具有预制混凝土的各种优点，而且与现浇结构相比，具有自复位性能较好、有效保护节点、震后修复简单等优势。因此针对这种结构体系的设计研究对推广使用预应力预制混凝土结构有重要的意义。
　　本文主要的探讨内容如下：
　　(1)对PTED框架边节点的抗震性能进行试验研究，对试验现象、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、预应力、耗能能力、钢筋应力应变等主要试验结果进行了分析。得出这种体系的特点为：相比普通钢筋混凝土结构，耗能较差，但残余变形较小，破坏集中于梁柱连接处，梁、柱构件本身和节点核心区破坏轻微。
　　(2)对PTED框架节点在低周反复荷载下的受力全过程进行了数值模拟，并与试验结果进行对比，验证了有限元分析的合理性和可靠性。
　　(3)对影响PTED框架节点受力性能较大的几个因素进行了参数分析，得到下列结论：结构的自复位性能取决于预应力筋合力的大小，而与张拉控制应力、预应力筋面积关系不大；角钢的耗能能力主要与角钢厚度、长度和竖肢螺栓群中心距水平肢外边缘的距离有关，而与水平肢螺栓群中心距竖肢外边缘的距离关系不大；梁内普通纵筋的配置对节点受力性能的影响并不明显。
　　(4)提出了PTED框架结构的整体设计方法，并对整体设计过程中的几个重要问题进行了探讨，主要包括：水平位移限值的取值，预制构件的设计，梁柱结合面的抗弯、抗剪设计，节点核心区的抗剪设计等。
　　(5)对同一个设计实例进行了两种不同性态目标下的设计，并分别对设计结果进行了pushover分析，验证设计方法的合理性和可行性。