【摘要】：裝配式結(jié)構(gòu)由于節(jié)點(diǎn)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(diǎn),可以解決這一問(wèn)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(jì)方法和有限元建模方法研究,以及其基于靜力Pushover分析、動(dòng)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?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:(1)對(duì)PPEFF體系七層框架結(jié)構(gòu)分別采用抗規(guī)分部設(shè)計(jì)法和在編隔震標(biāo)準(zhǔn)的直接設(shè)計(jì)法進(jìn)行隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),對(duì)比了兩種隔震設(shè)計(jì)方法的流程以及設(shè)計(jì)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(shí)際設(shè)計(jì)需求,確定了計(jì)算模型的上部結(jié)構(gòu)和隔震層的設(shè)計(jì)方案。(2)對(duì)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(jìn)行研究,運(yùn)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(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。(3)基于能力譜法對(duì)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(jìn)行兩種不同側(cè)力模式下的靜力Pushover對(duì)比分析,通過(guò)Pushover結(jié)果評(píng)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(diǎn)以及性能點(diǎn)處各項(xiàng)指標(biāo)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(dòng)強(qiáng)度增大而下降,最大層間位移角滿足隔震標(biāo)準(zhǔn)的限值要求。(4)選取遠(yuǎn)場(chǎng)、近場(chǎng)脈沖和長(zhǎng)周期地震動(dòng)分別對(duì)PPEFF隔震結(jié)構(gòu)和非隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)防、罕遇和極罕遇地震作用下的動(dòng)力彈塑性分析。通過(guò)對(duì)比研究?jī)蓚�(gè)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(biāo),確定三類(lèi)地震動(dòng)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(lái)定義梁柱節(jié)點(diǎn)的損傷情況。不同烈度遠(yuǎn)場(chǎng)地震動(dòng)作用下結(jié)構(gòu)的最大層間位移角、隔震層位移和節(jié)點(diǎn)損傷等均滿足規(guī)范指標(biāo)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(lèi)地震動(dòng)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(chǎng)脈沖和長(zhǎng)周期地震動(dòng)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(biāo)要明顯。對(duì)于長(zhǎng)周期地震動(dòng),從時(shí)程結(jié)果來(lái)看,隔震效果僅發(fā)生在地震動(dòng)的前期,在地震動(dòng)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(wú)幾甚至變大,這一現(xiàn)象也隨地震動(dòng)強(qiáng)度增大而變得明顯。從損傷結(jié)果來(lái)看,遠(yuǎn)場(chǎng)地震動(dòng)隔震效果明顯,近場(chǎng)脈沖和長(zhǎng)周期地震動(dòng)對(duì)隔震結(jié)構(gòu)的損傷大且隔震效果較差,隨著地震動(dòng)強(qiáng)度增大,結(jié)構(gòu)的隔震效果會(huì)進(jìn)一步降低。(5)根據(jù)FEMA-P695選取遠(yuǎn)場(chǎng)、近場(chǎng)無(wú)脈沖和近場(chǎng)脈沖地震動(dòng)共30組對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行增量動(dòng)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(biāo),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(chǔ)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(chǔ)備,為中高烈度區(qū)裝配式結(jié)構(gòu)的工程實(shí)現(xiàn)提供參考。強(qiáng)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(yuǎn)場(chǎng)罕遇、極罕遇地震作用下均能滿足抗倒塌性能要求。近場(chǎng)脈沖地震作用對(duì)裝配式隔震結(jié)構(gòu)的影響大于非隔震結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)時(shí)宜考慮比規(guī)范值更大的近場(chǎng)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(yàn)大樓底部三層的樓板體系為預(yù)制雙 T 型板，，頂部?jī)蓪訛轭A(yù)制空心板。裝配式大樓應(yīng)用基于位移的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)擬動(dòng)力試驗(yàn)驗(yàn)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(guò) PRESSS 五層預(yù)制混凝土試驗(yàn)大樓（見(jiàn)圖 1-2）的試驗(yàn)結(jié)果和析的對(duì)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(diǎn)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(diǎn)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(dòng)，但塑性鉸區(qū)域的這種滑動(dòng)或剪切等延性水平的鋼筋混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)過(guò)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(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TU352.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2672300