基于抽柱法的无粘结预应力装配式框架防连续倒塌分析

摘要

预应力装配式框架结构节点的连接性能是保障绿色建筑、工业化建筑设计和施工的关键技术。目前我国预应力装配式结构形式仍处于研究阶段，预制构件的拆分方法存在不足，适合于框架结构的装配式连接节点可靠性较差，节点连接在理论方面研究比较滞后。另一方面，由于英国Ronan Point公寓（22层的装配式钢筋混凝土大板结构）和美国世贸中心大楼发生灾难性的连续倒塌事故，结构的防连续倒塌性能越来越被重视。因此，对预应力装配式节点连接性能和结构整体防连续倒塌性能的研究具有重要意义。本文利用有限元对无粘结预应力装配式框架结构的节点进行模拟，并对结构整体防连续倒塌性能做了初步分析。主要研究内容和成果如下:
　　(1)结合无粘结预应力装配式节点的连接构造，基于OpenSees有限元软件，首次利用零长度单元模拟无粘结预应力装配式节点的连接方式，选取合适的材料本构和单元类型建立有限元模型，将计算结果与文献的节点试验结果进行对比验证，较好的模拟了节点的滞回性能。
　　(2)按照当前我国规范设计了一栋六层无粘结预应力装配式框架结构，以及对比的现浇框架结构，基于节点的建模方法，对其中一榀框架建立有限元分析模型，在合理设定构件失效准则的基础上，利用文献中OOM软件的算法，通过修改Tcl脚本文件加入对应的材料和单元，以及自动计算结构的rayleigh阻尼，从而完成了无粘结预应力装配式框架结构和现浇框架结构的连续性倒塌计算，实现了结构的模拟动态连续性倒塌过程。
　　(3)通过对比抽柱后关键构件的内力时程变化以及失效点的位移时程变化，分析了无粘结预应力装配式框架结构防连续倒塌性能，结果表明:无粘结预应力装配式框架结构在抽柱后悬链线效应显著;在柱截面及配筋相同、梁受弯承载力相同的情况下，由于无粘结预应力筋提供的额外拉结力使得无粘结预应力装配式框架防连续倒塌能力优于现浇框架结构。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景和意义

1．2 预应力装配式结构的发展概况

1．2．1 预应力装配式结构的特点

1．2．2 国外预应力装配式结构的发展

1．2．3 国内预应力装配式结构的发展

1．3 预应力装配式框架防连续倒塌的研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．3．3 研究存在的不足

1．4 本文研究目的及内容

第2章 结构防连续倒塌的设计方法

2．1 结构连续倒塌的定义

2．2 现有规范中防连续倒塌的设计方法

2．2．1 概念设计法

2．2．2 拉结强度设计法

2．2．3 拆除构件设计法

2．2．4 关键构件设计法

2．2．5 规范中的应用

2．3 抽柱法的实现步骤

2．4 本章小结

第3章 无粘结预应力装配式节点模型的建立与验证

3．1 OpenSees程序简介

3．2 有限元模型的建立

3．3 有限元模型的验证

3．3．1 节点试验概述

3．3．2 模型参数的确定

3．3．3 与试验结果的对比

3．4 本章小结

第4章 无粘结预应力装配式框架结构有限元模型的建立

4．1 结构模型的设计

4．1．1 装配式框架结构的设计

4．1．2 现浇框架结构的设计

4．2 OpenSees有限元模型的建立

4．2．1 材料本构

4．2．2 截面的划分

4．2．3 单元类型的选取

4．2．4 荷载的传递

4．3 本章小结

第5章 无粘结预应力装配式框架结构防连续倒塌能力分析

5．1 失效准则

5．2 抽中柱的倒塌分析

5．2．1 时程定义

5．2．2 无粘结预应力装配式框架抽中柱的倒塌分析

5．2．3 现浇框架抽中柱的倒塌分析

5．3 抽边柱的倒塌分析

5．3．1 时程定义

5．3．2 无粘结装配式框架抽边柱的倒塌分析

5．3．3 现浇框架抽边柱的倒塌分析

5．4 抽柱后结构响应的对比分析

5．5 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目