基于承载力预压装配式框架结构鲁棒性分析

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近年来,建筑工业化在国家政策大力推动下再次成为工程界发展的热点。其中具有代表性的预压装配式结构施工进度快,节约资源保护环境,同时也具有良好的抗震性能。以往对该结构的连续性倒塌性能研究多以考虑基于水平地震方向的外力作用和基于抗力来源的内容为主,少有对该结构抗竖向连续性倒塌能力鲁棒性研究。本文通过引入非线性静力Pushdown方法对预压装配式混凝土框架结构进行鲁棒性量化分析,并对影响其抗竖向连续倒塌能力的相关参数进行了评估。(1)首先以平面三层预压装配式框架结构静载试验研究为基础,考虑预压装配式节点与现浇节点不同的半刚性特性进行建模,在有限元软件SAP2000中完成对试验过程数值模拟,验证建模方法的准确性。(2)其次设计五层空间预压装配式框架结构及相应的现浇结构。分别对拆除底层的:角柱、短边中柱、长边中柱和内部柱四种不同失效工况进行分析。得到预压装配式框架结构与现浇结构不同工况下塑性铰的发展规律,并通过计算结构构件易损性系数,结构构件的重要性系数,量化了两者的鲁棒性。(3)最后通过控制变量法改变包含竖向荷载、预应力钢筋截面面积以及混凝土强度等级,纵向钢筋强度等7个不确定设计参数,对影响预压装配式框架结构鲁棒性的因素进行了分析。结果表明:(1)考虑节点半刚性的建模方法更能体现预压装配式框架结构的特性,数值模拟结果更接近试验值,更为准确。(2)预压装配式结构相对于现浇结构,截面预应力钢筋的存在提高了构件的延性,但因预压装配式框架结构中预压作用及特殊的拼接梁柱节点构造,不利于结构的抗竖向连续倒塌的鲁棒性能;和现浇结构相比预压装配式框架结构完好结构的极限承载力降低了 13.8%。拆除角柱、长边中柱、短边中柱、中柱后相较于现浇结构极限承载能力依次降低了 9.7%、15.3%、7.3%、29.1%。(3)本文所研究7个不确定参数对结构鲁棒性影响大小依次为:竖向荷载、拆除构件所在的层数、柱的混凝土强度等级、纵筋强度等级、预应力钢筋截面面积、预应力钢筋强度等级、梁的混凝土强度等级。
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