轴压比对PC框架抗震能力影响的研究

论文摘要

预应力混凝土(PC)框架结构一般跨度较大，柱子数量相对较少，如果套用规范关于普通钢筋混凝土柱的轴压比限值进行设计，往往会造成框架柱截面尺寸过小从而在地震作用下破坏严重，最终结构形成典型的层间屈服破坏机制；而过分限制轴压比会导致建造成本上升而经济性不佳。本文采用基于性能的抗震分析评估理论，研究轴压比对PC框架抗震能力的影响，初步探讨当前PC框架轴压比限值的合理性与经济性。本文首先阐述预应力混凝土框架结构抗震问题的发展历程和研究现状；总结了轴压比对框架柱和框架结构抗震性能的影响。然后，按照相关规程、规范，设计了六榀八度区(0.2g)，抗震等级为二级，多跨多层的单榀预应力混凝土框架；通过改变框架柱的截面面积控制轴压比的大小，在不进行人工配筋干预的情况下得到六榀轴压比不同的预应力混凝土框架相关配筋参数，并且分别对框架数值模型进行pushover分析。分析结果表明随着框架轴压比的减小，框架的整体延性得到改善；为了使预应力混凝土框架结构在地震作用下出现混合机制，保证柱端不发生严重破坏，减少在罕遇地震发生后的经济损失，建议中柱的轴压比控制在0.4，边柱的轴压比控制在0.2。同时，考虑到轴压比是个综合指标，为了对比轴压比对框架抗震能力的影响，在同一轴压比下通过改变框架柱配筋放大系数考察框架柱的配筋面积对框架抗震能力的影响。分析结果表明随着底层柱配筋放大系数的增大，改善了结构整体受力性能，但对屈服破坏机制的影响不大；相对而言，轴压比是影响预应力混凝土框架结构抗震能力的重要因素；对预应力混凝土框架结构，由于中柱通常处于小偏心受压状态，一味地增加中柱配筋，对框架的抗震能力贡献有限。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状与发展概况
• 1.3 基于性能的抗震设计评估理论
• 1.4 本文的研究目的和研究内容
• 2 预应力混凝土框架的设计信息及配筋计算
• 2.1 结构基本设计信息
• 2.2 预应力混凝土框架结构设计
• 2.3 本章小结
• 3 预应力混凝土框架结构的数值模拟
• 3.1 预应力混凝土框架结构非线性有限元模型介绍
• 3.2 本文所采用的数值模型及程序分析的实现
• 3.3 本章小结
• 4 预应力混凝土框架非线性静力分析结果与评价
• 4.1 不同轴压比下预应力混凝土框架的分析结果与评价
• 4.2 考虑配筋放大系数后预应力混凝土框架的分析结果与评价
• 4.3 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 本文的研究工作与主要结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录