【摘要】：裝配式結(jié)構(gòu)由于節(jié)點受到削弱,其整體抗震性能不足,難以在中高烈度區(qū)推廣。隔震結(jié)構(gòu)具有減震效果好、震后損傷小易修復(fù)等優(yōu)點,可以解決這一問題。因此,本文系統(tǒng)地研究了一種新型裝配式框架隔震結(jié)構(gòu)體系,即PPEFF隔震體系,包括其隔震設(shè)計方法和有限元建模方法研究,以及其基于靜力Pushover分析、動力彈塑性分析和地震易損性分析的抗震性能研究,研究結(jié)果表明PPEFF隔震體系具有良好的抗震性能。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)對PPEFF體系七層框架結(jié)構(gòu)分別采用抗規(guī)分部設(shè)計法和在編隔震標準的直接設(shè)計法進行隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計,對比了兩種隔震設(shè)計方法的流程以及設(shè)計內(nèi)力、配筋結(jié)果和隔震層位移,結(jié)合兩種方法的優(yōu)劣以及PPEFF體系的實際設(shè)計需求,確定了計算模型的上部結(jié)構(gòu)和隔震層的設(shè)計方案。(2)對PPEFF結(jié)構(gòu)模型中采用的混凝土、鋼筋等材料本構(gòu)以及梁柱纖維、梁柱接觸面纖維鉸、預(yù)應(yīng)力筋和隔震支座等有限元單元模擬方法進行研究,運用有限元軟件Perform-3D建立七層PPEFF框架隔震結(jié)構(gòu)的彈塑性模型,將Perform-3D彈塑性模型的模態(tài)分析結(jié)果與ETABS、YJK模型進行對比,驗證模型的準確性。(3)基于能力譜法對PPEFF隔震結(jié)構(gòu)及非隔震結(jié)構(gòu)在八度設(shè)防地震和罕遇地震作用下進行兩種不同側(cè)力模式下的靜力Pushover對比分析,通過Pushover結(jié)果評估PPEFF隔震結(jié)構(gòu)的抗震性能以及減震效果。PPEFF隔震結(jié)構(gòu)及非隔震結(jié)構(gòu)的Pushover曲線、性能點以及性能點處各項指標在兩種不同側(cè)力模式下的結(jié)果的差異較小;PPEFF隔震結(jié)構(gòu)的減震效果明顯,但隨地震動強度增大而下降,最大層間位移角滿足隔震標準的限值要求。(4)選取遠場、近場脈沖和長周期地震動分別對PPEFF隔震結(jié)構(gòu)和非隔震結(jié)構(gòu)進行設(shè)防、罕遇和極罕遇地震作用下的動力彈塑性分析。通過對比研究兩個模型的樓層加速度、層剪力、層間位移角和隔震層位移等指標,確定三類地震動下的減震效果、抗震性能和薄弱環(huán)節(jié),并且根據(jù)纖維鉸轉(zhuǎn)角來定義梁柱節(jié)點的損傷情況。不同烈度遠場地震動作用下結(jié)構(gòu)的最大層間位移角、隔震層位移和節(jié)點損傷等均滿足規(guī)范指標限值要求,且減震效果均在50%以上,結(jié)構(gòu)的薄弱層為第二層。三類地震動下隔震支座水平力-位移滯回曲線飽滿,具有良好的耗能能力,減震效果好,但近場脈沖和長周期地震動作用下,隔震結(jié)構(gòu)的隔震層位移的增大幅度比其他指標要明顯。對于長周期地震動,從時程結(jié)果來看,隔震效果僅發(fā)生在地震動的前期,在地震動后期,隔震結(jié)構(gòu)的響應(yīng)已經(jīng)與非隔震結(jié)構(gòu)相差無幾甚至變大,這一現(xiàn)象也隨地震動強度增大而變得明顯。從損傷結(jié)果來看,遠場地震動隔震效果明顯,近場脈沖和長周期地震動對隔震結(jié)構(gòu)的損傷大且隔震效果較差,隨著地震動強度增大,結(jié)構(gòu)的隔震效果會進一步降低。(5)根據(jù)FEMA-P695選取遠場、近場無脈沖和近場脈沖地震動共30組對結(jié)構(gòu)進行增量動力分析和倒塌易損性分析,以最大層間位移角和隔震支座剪應(yīng)變作為結(jié)構(gòu)的損傷指標,利用可靠度概率方法研究PPEFF隔震結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能。研究結(jié)果表明:PPEFF隔震體系的優(yōu)越性體現(xiàn)在上部結(jié)構(gòu)抗震性能要求提高一度后仍能大幅提高抗倒塌儲備系數(shù),降低結(jié)構(gòu)在地震中的倒塌概率,提升結(jié)構(gòu)安全儲備,為中高烈度區(qū)裝配式結(jié)構(gòu)的工程實現(xiàn)提供參考。強震下結(jié)構(gòu)的倒塌破壞模式為隔震支座最大剪應(yīng)變超限。PPEFF隔震結(jié)構(gòu)在遠場罕遇、極罕遇地震作用下均能滿足抗倒塌性能要求。近場脈沖地震作用對裝配式隔震結(jié)構(gòu)的影響大于非隔震結(jié)構(gòu),設(shè)計時宜考慮比規(guī)范值更大的近場影響系數(shù)。
【圖文】：

應(yīng)力框架下三層的抗側(cè)力，上兩層則采用 TCY 連接。試驗大樓底部三層的樓板體系為預(yù)制雙 T 型板，，頂部兩層為預(yù)制空心板。裝配式大樓應(yīng)用基于位移的設(shè)計方法，通過擬動力試驗驗證五種延性預(yù)制混凝土體系的抗震性能。（a）混合連接 （b）預(yù)應(yīng)力連接（a）Hybrid connection （b）Pretensioned connection

新型裝配式框架隔震結(jié)構(gòu)抗震性能研究Priestly 等[8]通過 PRESSS 五層預(yù)制混凝土試驗大樓（見圖 1-2）的試驗結(jié)果和析的對比，總結(jié)出四種延性預(yù)制體系抗震性能的結(jié)論：墻體表現(xiàn)出低殘余變形僅為最大位移的 3%。預(yù)應(yīng)力框架節(jié)點特別是混合連接具有優(yōu)越的抗震性能。造成的梁柱節(jié)點的裂縫水平非常小，除了連接柱外，梁中基本不出現(xiàn)裂縫。TC狀況良好，只在梁柱接觸面處發(fā)生初始滑動，但塑性鉸區(qū)域的這種滑動或剪切等延性水平的鋼筋混凝土梁柱節(jié)點試驗過程中是正常的。預(yù)制預(yù)應(yīng)力框架表現(xiàn)、低殘余變形的性能，相比之下，預(yù)制非預(yù)應(yīng)力框架的損傷和殘余變形更高，多的地震能量。
【學位授予單位】：廣州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU352.1

【參考文獻】

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本文編號：2672300