【摘要】：本文提出了預(yù)制裝配式部分鋼骨混凝土(Precast and Partial Steel Reinforced Concrete, PPSRC)框架結(jié)構(gòu),把鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)分解成柱預(yù)制構(gòu)件和梁預(yù)制構(gòu)件,梁、柱的連接區(qū)設(shè)置無筋鋼骨,梁柱節(jié)點核心區(qū)設(shè)置有筋鋼骨,其它部位仍為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場裝配和工廠化生產(chǎn)。本文同時提出了“部分鋼骨”的概念,鋼骨在鋼筋混凝土中不連續(xù),只在局部設(shè)置。隨著結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展,鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)(Steel Reinforced Concrete, SRC)在承載力和抗震性能等方面均表現(xiàn)出優(yōu)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(Reinforced Concrete, RC),得到越來越廣泛的研究和應(yīng)用,但目前對鋼骨不連續(xù)的PPSRC框架結(jié)構(gòu)尚未見文獻(xiàn)報導(dǎo)。為深入了解PPSRC結(jié)構(gòu)的抗震性能,本文進(jìn)行了PPSRC框架4個中節(jié)點和4個邊節(jié)點、RC框架3個中節(jié)點和3個邊節(jié)點的低周往復(fù)加載試驗和抗震性能分析,并運用非線性有限元對38種工況的PPSRC框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗震性能研究。在試驗和有限元分析的基礎(chǔ)上,給出了PPSRC框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算建議及經(jīng)濟(jì)性研究結(jié)果。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：(1)開展了8個PPSRC和6個RC梁柱節(jié)點組合體試件的低周往復(fù)加載對比試驗。結(jié)果表明,PPSRC結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點試件的承載力高于RC結(jié)構(gòu),承載力及剛度退化緩慢且延性較好,梁、柱連接區(qū)和節(jié)點核心區(qū)的鋼骨及鋼筋均未屈服,說明本文設(shè)計的裝配式連接方法可靠,符合“強節(jié)點弱構(gòu)件、強柱弱梁”的結(jié)構(gòu)抗震準(zhǔn)則。(2)運用非線性有限元方法分析了PPSRC框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點組合體抗震性能與軸壓比、混凝土強度等級和鋼材屈服強度等影響因素的相關(guān)性,并從破壞形態(tài)、變形性能、應(yīng)力分布等方面與試驗結(jié)果進(jìn)行比較。分析表明軸壓比與PPSRC框架梁柱節(jié)點試件的抗變形能力成正比,混凝土強度等級、鋼材屈服強度與PPSRC試件承載能力成正比。有限元模擬的試件破壞形態(tài)與試驗基本一致,說明本文建立的有限元分析模型能較好的模擬PPSRC結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。(3)分析了鋼筋混凝土梁參與承載的長度對PPSRC結(jié)構(gòu)承載力的影響,對梁柱中節(jié)點和邊節(jié)點各4種不同混凝土梁長度的8種工況進(jìn)行了有限元分析,結(jié)果表明：RC梁段參與承載的長度增加使PPSRC結(jié)構(gòu)的極限應(yīng)力首先出現(xiàn)在RC梁段內(nèi),RC梁的破壞形式由剪切破壞變?yōu)閺澢茐?剪應(yīng)力和彎曲拉應(yīng)力的最大值均出現(xiàn)在梁內(nèi)鋼骨末端抗剪強度和梁剛度突變的部位。(4)進(jìn)行了PPSRC與RC框架結(jié)構(gòu)整體低周往復(fù)加載有限元模擬分析,從應(yīng)力分布、滯回曲線、強度和剛度退化以及耗能能力等方面進(jìn)行了對比分析,得出PPSRC框架與RC框架在地震耗能能力方面基本相同,PPSRC框架的強度和剛度保持性能較好且承載能力強的結(jié)果,說明PPSRC結(jié)構(gòu)可以滿足RC框架結(jié)構(gòu)預(yù)制連接的設(shè)計要求。(5)分析了PPSRC框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點的受力機理,并對現(xiàn)行的《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ138-2001)和《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》(YB9082-2006)中的計算公式進(jìn)行優(yōu)化,給出了PPSRC框架結(jié)構(gòu)承載力計算公式的建議。(6)進(jìn)行了PPSRC和RC框架結(jié)構(gòu)工程經(jīng)濟(jì)對比測算,得出PPSRC框架的工程直接成本比RC框架高出18.6%,間接成本基本相同,由于縮短了建設(shè)周期、加快了資金周轉(zhuǎn),降低了項目的財務(wù)成本使兩種結(jié)構(gòu)的工程總投資額基本一致。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU398.9

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本文編號：2445684