预压装配式混凝土框架节点的抗裂研究
|
摘要
预压装配式结构是将混凝土构件通过施加预应力装配而成。由于其构件均为预制,具有装配式结构的优点。由于构件连接预应力的作用,大大提高了装配式结构的整体性,克服了装配式结构节点连接可靠性差的缺点。作为一种新型实用的结构,为装配式混凝土结构开辟了一个新型市场,具有良好的技术经济效益和应用发展空间。
本文通过对一榀两层两跨预压装配式混凝土框架拟动力和拟静力试验与ANSYA建模分析,研究了预压装配式混凝土框架的滞回性能、耗能能力、位移延性和节点核芯区荷载-剪切角滞回曲线。在竖向和水平力的作用下,框架节点处于双向受压状态,节点刚度和核芯区抗裂性得到增强,理论推导出预压装配式框架节点的抗裂验算公式。通过分析表明,节点核芯区具有很强的抗裂性能;在实际工程中,也可以采取调整梁柱的相对性能,从而起到保证节点区域的安全措施。
Pre-stressing concrete fabricated structure is formed by applying concrete components with pre-stressing force. it has the advantages of the prefabricated structure because of the prefabricated components. As the role of the pre-stressing force which between the components has greatly improved the integrity of fabricated structures, the structure overcome the poor reliability of the fabricated structure connected nodes. As a new and practical type of the fabricated concrete structure, it opened up a new market with vast space of application and development, has good technical and economic benefits.
This paper based on the pseudo-dynamic test and low-reversed cyclic loading experimental study of a specimen of two story double-span prestressed fabricated concrete frame, we researches the seismic performance such as, hysteretic behavior, energy dissipation, displacement ductility, and the load-shear angle hysteresis curves of the core area of joints. Under the vertical and horizontal force action the connections of frame on bi-direction compression enhanced joint stiffness and increase crack resistance in the core areas; by the theoretical derivation we get the anti-cracking checking formula of the pre-stressed prefabricated concrete frame joints. The analysis shows that the nodes in the core area has a strong anti-cracking performance; we can also take some measures to preserve the joints areas by adjust the relative intensity of columns and beams in the actual projects.
本文通过对一榀两层两跨预压装配式混凝土框架拟动力和拟静力试验与ANSYA建模分析,研究了预压装配式混凝土框架的滞回性能、耗能能力、位移延性和节点核芯区荷载-剪切角滞回曲线。在竖向和水平力的作用下,框架节点处于双向受压状态,节点刚度和核芯区抗裂性得到增强,理论推导出预压装配式框架节点的抗裂验算公式。通过分析表明,节点核芯区具有很强的抗裂性能;在实际工程中,也可以采取调整梁柱的相对性能,从而起到保证节点区域的安全措施。
Pre-stressing concrete fabricated structure is formed by applying concrete components with pre-stressing force. it has the advantages of the prefabricated structure because of the prefabricated components. As the role of the pre-stressing force which between the components has greatly improved the integrity of fabricated structures, the structure overcome the poor reliability of the fabricated structure connected nodes. As a new and practical type of the fabricated concrete structure, it opened up a new market with vast space of application and development, has good technical and economic benefits.
This paper based on the pseudo-dynamic test and low-reversed cyclic loading experimental study of a specimen of two story double-span prestressed fabricated concrete frame, we researches the seismic performance such as, hysteretic behavior, energy dissipation, displacement ductility, and the load-shear angle hysteresis curves of the core area of joints. Under the vertical and horizontal force action the connections of frame on bi-direction compression enhanced joint stiffness and increase crack resistance in the core areas; by the theoretical derivation we get the anti-cracking checking formula of the pre-stressed prefabricated concrete frame joints. The analysis shows that the nodes in the core area has a strong anti-cracking performance; we can also take some measures to preserve the joints areas by adjust the relative intensity of columns and beams in the actual projects.
引文
[1]房贞政.预应力结构理论与应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2005
[2]吕志涛.新世纪我国土木工程活动与预应力技术的展望[J],铁道建筑技术2002,(3)1-7
[3]李国平主编.预应力混凝土结构设计原理[M].北京:人民交通出版社,2000.
[4]熊学玉,预应力结构原理与设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.
[5]吴之乃,王有为,吴慧娟主编.建筑业10项新技术及应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.
[6]林宗凡.装配式抗震框架延性节点研究[J].同济大学学报,1998.26(2)
[7]薛伟辰.预制混凝土框架结构体系研究与应用进展[J].工业建筑,2002.32(11):47-50
[8] Brian G. Morgen and Yahya C. Kurama.Seismic Design of Friction- Damped Precast Concrete Frame Structures [A]. ASCE Conf. Proc.2005
[9] Brad D. Weldon and Yahya C. Kurama. Coupling of Concrete Walls Using Post-Tensioned Precast Concrete Beams [A]. ASCE Conf. Proc.2005
[10]日本建筑构造技术者协会.建筑结构[M].中国建筑工业出版社. 2000.104-105
[11]晋哲峰,预压装配式预应力梁柱节点在低周反复荷载作用下抗震性能分析[D],合肥工业大学硕士学位论文,2004
[12]高赠砚、张连德、梁雨多.钢筋混凝土框架抗震节点统一设计方法探讨[J].工业建筑,1998.4
[13]薛伟辰.现代预应力结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2003
[14]郑文忠.预应力混凝土结构抗震性能研究概况[J].哈尔滨建筑大学学报,1996,8,29(4):18~24
[15]宋玉普.新型预应力混凝土结构[M].北京:机械工业出版社,2005.
[16]傅传国、娄宇.预应力型钢混凝土结构试验研究及工程应用[M].北京:科学出版社,2007.
[17]唐九如.钢筋混凝土框架节点抗震[M].东南大学出版社,1989
[18]吴善能、朱伯龙.钢筋混凝土框架梁-柱-节点系统破坏界限的研究[J].建筑结构学报,1999.5
[19]傅剑平、游渊,白绍良.钢筋混凝土抗震框架节点的受力特征分类[J].重庆建筑大学学报,1996.6.
[20]傅剑平、游渊,白绍良.钢筋混凝土抗震框架节点传力机构分析[J].重庆建筑大学学报,1996.3.
[21]范业庶.钢管混凝土核心柱与预应力混凝土梁节点低周反复荷载试验研究[D].广西大学硕士学位论文,2002.5.
[22]过镇海,钢筋混凝土原理[M],北京:清华大学出版社,1998.
[23]滕智明,钢筋混凝土基本构件(第二版) [M],北京:清华大学出版社,1999.
[24]混凝土结构设计规范(GB 50010-2001)[S].北京:中国建筑工业出版社,2001.
[25]郭快乐,水平地震作用下预压装配式框架抗震性能分析[D],合肥工业大学硕士学位论文,2008.
[26]蒋亚琼.预压装配式预应力混凝土框架拟动力试验及分析[D].合肥:合肥工业大学硕士学位论文,2008.
[27]建筑抗震试验方法规程(JGJ101-96)[S].北京:中国建筑工业出版社,1996.
[28]田井锋.预压装配式预应力混凝土框架延性特征及耗能能力[D].合肥工业大学硕士学位论文,2007.5
[29] Kaya M , Arslan A. Analytical modeling of post-tensioned precast beam-to-column connections [J]. Materials and Design 2009,30: 3802–3811.
[30]李振宝,高丹,王冬雁,无粘结预应力装配式混凝土梁抗震性能试验研究[J].防灾减灾工程学报,2007.27(SUPPL)363-365.
[31]陈国林.预压装配式预应力混凝土框架连接区域受力分析[D].合肥工业大学硕士学位论文,2005.5.
[32]晋哲锋.预压装配式预应力混凝土梁柱节点在低周反复荷载作用下的抗震性能分析[D].合肥工业大学硕士学位论文,2004.5.
[33]过镇海,时旭东.钢筋混凝土原理和分析[M].北京:清华大学出版社,2003.
[34]余志武等.砼及预应力砼框架结构的延性分析[J].建筑结构,1997.2.
[35]刘海涛.预压装配式框架节点受力性能试验研究及三维有限元分析[D].合肥工业大学硕士学位论文,2004.5.
[36]建筑抗震设计规范(GB50011-2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2001.
[37]杨伯源主编.材料力学(1)[M].北京:机械工业出版社,2002.1.
[38]杨震,吕西林.预应力混凝土中柱节点在剪力和弯矩作用下的分析研究[J].结构工程师,2002.3.
[39]马云昌,吕西林.混凝土板柱中节点在剪力和不平衡弯矩作用下的计算分析[J].结构工程师,1998 (2)
[40]贺莹.预压装配式预应力混凝土框架节点抗剪性能研究[D].合肥工业大学硕士学位论文,2007.
[41]王静峰,柳炳康.钢筋混凝土梁柱偏心节点的抗裂性[J].工程力学增刊,2001
[42]江克斌,屠义强,邵飞.结构分析有限元原理及ANSYS实现[M].国防工业出版社,2005
[43]张朝晖等.ANSYS工程应用范例入门与提高[M].清华大学出版社,2004.10
[44]尚晓江,邱峰,赵海峰,李文颖等.ANSYS结构有限元高级分析方法与范例应用[M].中国水利水电出版社,2006.1
[45]皓月,周田朋,刘相新.ANSYS工程计算应用教程[M].中国铁道出版社,2003
[2]吕志涛.新世纪我国土木工程活动与预应力技术的展望[J],铁道建筑技术2002,(3)1-7
[3]李国平主编.预应力混凝土结构设计原理[M].北京:人民交通出版社,2000.
[4]熊学玉,预应力结构原理与设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.
[5]吴之乃,王有为,吴慧娟主编.建筑业10项新技术及应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.
[6]林宗凡.装配式抗震框架延性节点研究[J].同济大学学报,1998.26(2)
[7]薛伟辰.预制混凝土框架结构体系研究与应用进展[J].工业建筑,2002.32(11):47-50
[8] Brian G. Morgen and Yahya C. Kurama.Seismic Design of Friction- Damped Precast Concrete Frame Structures [A]. ASCE Conf. Proc.2005
[9] Brad D. Weldon and Yahya C. Kurama. Coupling of Concrete Walls Using Post-Tensioned Precast Concrete Beams [A]. ASCE Conf. Proc.2005
[10]日本建筑构造技术者协会.建筑结构[M].中国建筑工业出版社. 2000.104-105
[11]晋哲峰,预压装配式预应力梁柱节点在低周反复荷载作用下抗震性能分析[D],合肥工业大学硕士学位论文,2004
[12]高赠砚、张连德、梁雨多.钢筋混凝土框架抗震节点统一设计方法探讨[J].工业建筑,1998.4
[13]薛伟辰.现代预应力结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2003
[14]郑文忠.预应力混凝土结构抗震性能研究概况[J].哈尔滨建筑大学学报,1996,8,29(4):18~24
[15]宋玉普.新型预应力混凝土结构[M].北京:机械工业出版社,2005.
[16]傅传国、娄宇.预应力型钢混凝土结构试验研究及工程应用[M].北京:科学出版社,2007.
[17]唐九如.钢筋混凝土框架节点抗震[M].东南大学出版社,1989
[18]吴善能、朱伯龙.钢筋混凝土框架梁-柱-节点系统破坏界限的研究[J].建筑结构学报,1999.5
[19]傅剑平、游渊,白绍良.钢筋混凝土抗震框架节点的受力特征分类[J].重庆建筑大学学报,1996.6.
[20]傅剑平、游渊,白绍良.钢筋混凝土抗震框架节点传力机构分析[J].重庆建筑大学学报,1996.3.
[21]范业庶.钢管混凝土核心柱与预应力混凝土梁节点低周反复荷载试验研究[D].广西大学硕士学位论文,2002.5.
[22]过镇海,钢筋混凝土原理[M],北京:清华大学出版社,1998.
[23]滕智明,钢筋混凝土基本构件(第二版) [M],北京:清华大学出版社,1999.
[24]混凝土结构设计规范(GB 50010-2001)[S].北京:中国建筑工业出版社,2001.
[25]郭快乐,水平地震作用下预压装配式框架抗震性能分析[D],合肥工业大学硕士学位论文,2008.
[26]蒋亚琼.预压装配式预应力混凝土框架拟动力试验及分析[D].合肥:合肥工业大学硕士学位论文,2008.
[27]建筑抗震试验方法规程(JGJ101-96)[S].北京:中国建筑工业出版社,1996.
[28]田井锋.预压装配式预应力混凝土框架延性特征及耗能能力[D].合肥工业大学硕士学位论文,2007.5
[29] Kaya M , Arslan A. Analytical modeling of post-tensioned precast beam-to-column connections [J]. Materials and Design 2009,30: 3802–3811.
[30]李振宝,高丹,王冬雁,无粘结预应力装配式混凝土梁抗震性能试验研究[J].防灾减灾工程学报,2007.27(SUPPL)363-365.
[31]陈国林.预压装配式预应力混凝土框架连接区域受力分析[D].合肥工业大学硕士学位论文,2005.5.
[32]晋哲锋.预压装配式预应力混凝土梁柱节点在低周反复荷载作用下的抗震性能分析[D].合肥工业大学硕士学位论文,2004.5.
[33]过镇海,时旭东.钢筋混凝土原理和分析[M].北京:清华大学出版社,2003.
[34]余志武等.砼及预应力砼框架结构的延性分析[J].建筑结构,1997.2.
[35]刘海涛.预压装配式框架节点受力性能试验研究及三维有限元分析[D].合肥工业大学硕士学位论文,2004.5.
[36]建筑抗震设计规范(GB50011-2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2001.
[37]杨伯源主编.材料力学(1)[M].北京:机械工业出版社,2002.1.
[38]杨震,吕西林.预应力混凝土中柱节点在剪力和弯矩作用下的分析研究[J].结构工程师,2002.3.
[39]马云昌,吕西林.混凝土板柱中节点在剪力和不平衡弯矩作用下的计算分析[J].结构工程师,1998 (2)
[40]贺莹.预压装配式预应力混凝土框架节点抗剪性能研究[D].合肥工业大学硕士学位论文,2007.
[41]王静峰,柳炳康.钢筋混凝土梁柱偏心节点的抗裂性[J].工程力学增刊,2001
[42]江克斌,屠义强,邵飞.结构分析有限元原理及ANSYS实现[M].国防工业出版社,2005
[43]张朝晖等.ANSYS工程应用范例入门与提高[M].清华大学出版社,2004.10
[44]尚晓江,邱峰,赵海峰,李文颖等.ANSYS结构有限元高级分析方法与范例应用[M].中国水利水电出版社,2006.1
[45]皓月,周田朋,刘相新.ANSYS工程计算应用教程[M].中国铁道出版社,2003