高层钢筋混凝土结构中预制拼装柱的抗震性能研究.docx

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1、高层钢筋混凝土结构中预制拼装柱的抗震性能研究 摘 要 现阶段，随着社会的发展，我国的科学技术也有了很大的提高。钢筋混凝土预制结构具有工期短、环境影响小、经济效益高等特点，高层建筑的抗震性能对建筑的平安性尤为重要，欲将预制结构应用于高层建筑，须要对其抗震性能进行探讨。针对这一目的，本文以高层建筑预制结构中的底层框架柱构件为探讨对象，通过预制拼装柱竖向连接的抗震性能试验探讨与数值模拟分析，对套筒灌浆节点连接方式的预制拼装柱抗震性能进行了系统探讨，主要内容如下：通过对套筒灌浆节点连接的预制拼装柱竖向连接的拟静力低周往复加载试验探讨，得到了预制柱的破坏过程与破坏模式，分析了滞回曲线和骨架曲线、延性、耗

2、能。由分析可知预制柱的抗震性能不弱于同条件的现浇柱，并明确了预制柱的抗震性能随轴压比、灌浆料强度改变的规律，为其应用于高层预制建筑供应相应的理论基础。探究套筒灌浆节点连接方式的预制拼装柱的数值模拟方法，在材料属性、边界条件方面根据试验实际状况合理考虑，得到预制柱的数值模型，并进行试验探讨与模拟分析结果的对比分析，分析说明模拟与试验在破坏模式、极限承载力、延性等方面的改变规律是一样，论证了数值模型的正确性与牢靠性。 关键词 高层钢筋混凝土结构；预制拼装柱；抗震性能探讨 前言 目前我国的住宅建筑仍以混凝土结构为主，主要采纳传统的现场施工方式，工业化程度低、设计建立粗放、建筑材料损耗及建筑垃圾量大、

3、建筑质量不稳定，与国家的节能、环保政策不匹配。住宅产业化成为将来民用建筑产业的一个大趋势，其优点是自不待言的，如较高的生产效率、较好的产品质量、较低的工人劳动强度、较高的综合经济效益以及利于环境爱护等。现阶段国内应用的钢筋混凝土预制结构多用多层或小高层预制框架建筑，在高层、超高层建筑中应用仍较少。因此，有必要开展钢筋混凝土预制装配式高层建筑的抗震性能探讨。钢筋混凝土高层建筑中底层框架柱构件的截面尺寸较大、轴压比较大，混凝土强度较高，结合这些特点，本文选取套筒灌浆的节点连接方式，设计预制柱抗震性能试验探讨、数值模拟，对比分析数值模拟与试验探讨结果，并进行预制柱的抗震性能影响参数扩展分析，为预制装

4、配式结构广泛应用于高层建筑结构供应探讨基础。 1 抗震性能影响参数扩展分析结果 对扩展分析中各预制柱模型有限元计算结果进行分析，从破坏过程与破坏模式、骨架曲线、延性系数等方面分析其抗震性能，从而得出预制柱随轴压比变小、混凝土强度降低时抗震性能的改变规律。破坏形态是评价预制拼装柱抗震性能很重要的一点，破坏发生的过程与最终的破坏模式干脆确定试件是脆性还是延性破坏。主要有三种破坏模式：弯曲破坏、弯剪破坏和剪切破坏。其中，试件发生剪切破坏是最危急的状况。视察混凝土模型损伤发展过程，损伤首先出现在模型柱底受压侧。随着荷载的增大，损伤从柱底渐渐向柱身中部发展。在水平往复荷载的不断作用下，柱端和柱身损伤值达

5、到最大，试件承载力也下降至极限承载力的一百零一分之85。试件发生彎剪破坏1。 2 抗震性能 采纳整体现浇的钢筋混凝土柱在地震作用下，墩身将出现等间距的贯穿裂缝，局部混凝土被压碎，外侧纵向钢筋断裂。当墩身采纳合适的配筋率时，混凝土压溃和纵向钢筋拉断几乎发生在同一时刻，钢筋的承载力在被拉断前无明显下降。 2.1 节段接头 节段拼装混凝土柱的接头主要指节段与承台间的接头以及节段间的接头。节段与承台间有3种连接方式，即现浇式、承插式和节段式。节段拼装混凝土柱采纳现浇式或承插式连接时，其破坏形式主要为弯曲破坏，其中承插式柱的塑性铰有上移的趋势。节段拼装混凝土柱采纳节段式连接时，其破坏集中在接缝处，承台处

6、接缝表现最为明显。实际工程中，地震区高墩主要采纳现浇式连接方式，中短墩主要采纳承插式、节段式连接方式；非地震区主要采纳节段式连接方式。 节段间的连接方式有匹配筑造、环氧接头、剪力榫结构等3种。实际工程中，非地震区或低烈度地区主要采纳匹配筑造或环氧接头连接方式，地震区主要采纳剪力榫结构连接方式。 2.2 耗能装置 节段拼装混凝土柱的耗能装置分为两大类，即内部耗能装置和外部耗能装置。增设消能钢筋能增加柱的消能实力，但是柱配筋率的提高增加了结构的残余变形2。 3 结束语 本文针对高层建筑预制框架结构中的柱构件，结合预制拼装柱竖向连接的抗震性能试验探讨与ABAQUS数值模拟，对套筒灌浆制作方法的预制拼

7、装柱的抗震性能进行系统探讨，取得的成果如下：分析预制拼装柱竖向连接的拟静力试验结果可知，预制柱在破坏形态方面与现浇柱基本一样，在承载力、延性、耗能等方面均不弱于现浇柱。另外，随着轴压比、浆料强度的上升，预制柱的极限承载力渐渐增大，延性系数渐渐减小，耗能实力略有降低。通过预制柱抗震性能试验探讨，为其应用于高层预制建筑供应了理论依据。通过材料属性、边界条件方面根据试验实际状况合理考虑，建立了套筒灌浆节点连接方式的预制拼装柱的数值模型，并进行了试验探讨与模拟分析结果的对比分析，分析说明模拟与试验在破坏模式、极限承载力、延性等方面的改变规律是基本一样，论证了数值模型的正确性与牢靠性。进行了预制柱抗震性

8、能影响参数的扩展分析，由分析结果知，随着预制柱的轴压比、混凝土强度从低到高改变，其极限承载力上升、延性系数减小，破坏模式由弯剪破坏变为剪切破坏。基于分析结果，给出套筒灌浆节点连接预制柱的轴压比和混凝土强度适用范围。通过上述探讨，对套筒灌浆节点连接方式的预制拼装柱的抗震性能有了初步相识，但如下内容仍有待进一步探讨与探究：本文探讨了预制框架结构中柱构件的抗震性能，预制框架一现浇核心筒体系的整体抗震性能值得近一步系统分析探讨。本文仅针对轴压比、混凝土强度等影响参数进行了抗震性能扩展分析，对配筋率、截面尺寸等其他参数对预制柱抗震性能的影响仍有待近一步探讨。 参考文献 1 韩建强，李振宝，宋佳.预应力装配式框架结构试验探讨与分析J.四川建筑科学探讨，2022，36：130-133. 2 范力，吕西林.装配式预制混凝土框架结构地震反应分析月.中国矿业高校学报，2022，40：544-548. 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页