1、：竺： 叁避釜堡盏世釜 三虽瑟兰翌燮：銎!装配式混凝土框架结构及其抗震性能研究董挺峰12， 李振宝1， 周锡元1(1北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室，100022北京；2河北工程大学，056038河北邯郸)摘要：通过分析总结国内外装配式混凝土框架结构及抗震性能研究成果，得出了“干”连接的装配式混凝土结构具有良好的抗震性能，并可用于抗震设防区的结论，对干连接装配式框架结构的分析和研究方法提出建议。关键词：装配式混凝土；框架结构；抗震性能；连接中图分类号：TU 398 文献标识码：A 文章编号：10004726(2006)11-084404STUD皿S oN PRECAST CONC
2、RETE FRAM【E STRUCTURE ANDITS ANTISEISMIC PERFoRMANCEDONG Tingfen91，LI Zhenba01，ZHOU Xiyuanl(1Beijing Key lab of Earthquake Engineering and Structural Retrofit，Beijing University of Technology，100022，Beijing，China；2Hebei University of Engineering，056038，Handan，He“bei，China)Abstract：After the research
3、 results of the frame structure and its seismic performance achieved at homeand abroad being analyzed and summarized up，it is concluded that the dry-assembled pre-cast concrete framestructure presents excellent seismic performance and can be used in seismic zones Suggestions ale presentedfor the ana
4、lysis and research of the dry-assembled frame structureKey words：pre-cast concrete；frame structure；anti-seismic performance；assembly众所周知，装配式混凝土结构与现浇混凝土结构相比具有减少现场湿作业量、施工速度快、节约材料、有利于建筑工业化、经济和社会环境效益好等优点，因此工程界的专家积极倡导应用装配式混凝土结构【l】。但由于以往的装配式混凝土结构连接的可靠性和结构整体性差，使得其在抗震设防区的应用受到影响。特别是1976年唐山大地震时，装配式结构破坏严重，几乎全部
5、倒塌，更加剧了人们对抗震设防区采用这种结构的怀疑和不安，这大大阻碍了装配式混凝土结构的发展。装配式结构所特有的优点是无须怀疑的，问题是如何保障预制构件之间连接的性能和结构整体的性能，为此，国内外学者和工程技术人员对整体性和抗震性能好的连接方式及其装配式混凝土结构进行了不懈地研究和探索。本文对装配式混凝土框架结构连接方式及抗震性能加以论述。1装配式混凝土框架结构的湿连接“湿”连接是指预制梁、柱或T形构件在接合部利收稿日期：2006一07一05基金项目：教育部高等学校博士学科点专项科研基金(20050005009)作者简介：董挺峰(1965一)，男，河北平乡人，北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市
6、重点实验室，博士研究生，河北工程大学，副教授。用钢筋连接或锚固的同时，通过现浇混凝土连接成整体框架的连接方式。由于需通过现浇混凝土连接，所以被称之为湿连接【2】。这种连接方式的概念是建立在与全现浇框架的强度和延性相当的基础之上，因此又被称为仿现浇连接。II连接构造这种连接主要有图1所示三种构造。在这三种构造中，梁是通过从预制梁中伸出的钢筋在梁柱节点或梁的跨中连接或锚固后，通过在现场浇筑混凝土连接。图1(b)中，如果柱为现浇，则下柱纵筋穿过梁中的预留孔道(灌浆)与上柱连接；如果柱为预制，则其穿过梁预留孑L道(灌浆)的钢筋再穿入上柱中的预埋钢套筒或波纹管并灌浆连接成整体。图l(c)中的梁柱组合体T
7、形构件，通过柱的纵筋穿人预埋在与之相连的另一柱中的钢套筒或波纹管，并灌浆连接成整体。12抗震性能关于湿连接的抗震性能，JIRestrepo和RPark等人针对这种连接的上述三种构造形式，进行了节点足尺试件的低周反复荷载试验31。试验证明，这些连接性能可靠，从总体上能够与现浇混凝土节点相媲美。现阶段，我国及美国等大部分国家规范对预制结构体系连接方式的要求与此基本一致，这种连接方式在预制混万方数据2006年第1 1期 董挺峰，等：装配式混凝土框架结构及其抗震性能研究 845现浇柱粱上粤浇部分 跨I中Ill I 一 一 I-I一 一 1匕 jI 一 一f制粱一 一= =一 一一 一 一(a)kl梁上
8、现浇部分 qII址 川f l (b)L一预制T形构件砂浆 f 跨中 图l湿连接(a)预制梁在梁柱节点连接；(b)预制粱在跨中连接；(c)预制T形构件的连接凝土结构中仍占主导地位。尽管采用这种连接方式的结构性能与全现浇结构相似，但由于这种连接仍需现浇混凝土，其模板支撑和养护大大减少了预制装配式结构施工速度快、成本低的优点，因而使其发展受到了一定影响。2装配式混凝土框架的干连接为消除湿连接需现浇混凝土的缺点，美国、日本等对适用于抗震设防区的装配式混凝土结构新连接进行了研究。与仿现浇的湿连接相反，由于这些连接方式都不需现浇混凝土，因而被称为“干”连接。干连接与湿连接的另一个明显不同在于：在湿连接框架
9、中，设计允许的塑性变形往往设置在连接区以外的区域，连接区保持弹性；而干连接的框架则是预制构件保持在弹性范围，设计要求的塑性变形往往仅限于连接区本身，在梁柱结合面处会出现一条集中裂缝。因此与类似的现浇结构相比，可以预期装配式混凝土结构构件的破坏程度要小得多，容易实现震后修复。我国开展这方面的研究还很少，成果也很有限【4，51。21预应力连接装配式框架结构通过张拉预应力筋施加预应力把预制梁和柱连接成整体，这种连接就是预应力装配式连接，可简称预应力连接M。211连接构造预应力连接的构造如图2所示。在预制梁和柱中预留孔道，预应力筋穿入孔道，梁与柱之间通过灌浆封实接缝。预应力连接的一个突出特点是梁上的剪
10、力可通过梁与柱之间的摩擦力传递到柱。此时要求预应力筋的初始应力不能太高，使预应力筋在经历地震引起的较大位移反应时仍保持弹性，避免因预应力筋的塑性变形而引起预应力损失，从而影响梁与柱的接触面处的摩擦抗剪能力。无牯结预应力筋7 L，预制柱 预制梁l U 0 、l l砂浆 l安粘结预应力筋一图2预应力连接212抗震性能美国的Geraldine SCheokf61和日本的MinehiroNishiyama，71等人通过试验得出以下成果。(1)构件损坏小。在梁与柱的结合面处有一集中的宽裂缝，该裂缝比现浇连接的最大裂缝宽度宽50左右；与现浇连接相比，梁柱构件损坏非常小，预制连接节点区的抗剪强度较大。(2)
11、相对位移能力较强。预应力连接的相对位移能力不仅能超过设计位移能力，而且在强度没有显著降低的情况下甚至可超过设计能力100以上。(3)位移恢复能力强，残余变形小。试验证明试件最大残余变形约为最大位移的22；外力移去后裂缝闭合，在节点区和梁上没有可见裂缝。这表明结构在地震之后可能只有很小的残余变形，很可能回到其初始位置附近。(4)预应力连接的剪力一位移曲线表现为弹性非线性关系。经历设计地震的变形后在小变形时的刚度与初始刚度接近。(5)能量耗散少。试验中能量耗散最多的预应力连接在反复加载的每个循环中的耗能量仅有现浇构件的60。(6)无粘结预应力连接比有粘结预应力连接的剐度退化小。由于无粘结连接更易保
12、持弹性，因而其刚度不易退化，梁柱接触面的摩擦抗剪能力也降低小。22混合连接为了改善预应力连接能量耗散少的缺点，在预应万方数据846 建筑技术 第37卷力连接的基础上增加普通钢筋，利用其屈服来耗能，这样就形成了预应力钢筋和普通钢筋混合配筋的连接，简称混合连接81。221连接构造混合连接的构造如图3所示。梁和柱均为预制，可不设永久牛腿。梁的端部为矩形截面(顶部和底部设预留孔道)，中部则在梁的顶部和底部分别设槽而呈H形截面，以便穿入普通钢筋。梁柱连接借助于灌浆的普通钢筋和后张预应力筋来实现。普通钢筋分别穿入梁顶和底及柱中的预留孔道，并在柱子两表面以外的一小段长度内设不粘结区，以防地震时普通钢筋过早断
13、裂。预应力筋为无粘结或在梁跨中部分粘结。图3混合连接222抗震性能(1)强度与现浇结构相当。与现浇钢筋混凝土相同尺寸的混合连接框架可以具有与之相同的强度，且在受到变形时普通钢筋断裂之前强度不降低。(2)混合连接的自恢复性好。由于预应力的作用使该种连接在外荷载移去后的残余变形非常小。(3)变形能力强。混合连接在变形很大时仍能有一定的强度。William CStone在试验中发现，一个混合连接达到约6的相对位移时，强度仍保持最大强度的55。(4)耗能性能好。已有试验表明，混合连接在15的相对位移之前比现浇连接耗散更多的能量，之后耗散的能量约相当于现浇连接的75。(5)构件损坏小。体系的混凝土损坏即
14、使在位移达到设计位移甚至更大时也几乎可忽略，构件裂缝很窄(除梁与柱接触面的集中裂缝外构件的裂缝宽度均在1 mm以内)，荷载移去后裂缝全部闭合，只在梁端角部出现很少的保护层混凝土劈裂。(6)节点域抗剪能力优于现浇结构。大变形时抗剪能力无下降，按常规配筋时节点箍筋中的应力很小，试验中发现未超过015倍的屈服应力，没有剪切破坏迹象。这种现象与现浇试件形成了鲜明的对照：现浇试件节点域受到了严重的剪切开裂，已不能修复。23延性杆连接231连接构造如图4所示。梁和柱均为预制，不设永久牛腿。梁端部的上下表面均去除一部分混凝土，梁上下伸出的高强钢筋与端部的预埋连接块体连成整体。柱中预埋延性杆，延性杆的两端带有
15、杯状端头，杯中设有丝扣以便通过高强螺栓和梁端的预埋连接块体连接91。一P一曰 7。 、|l 气r I预面枭连接块图4延性杆连接232抗震性能(1)构件破坏小。由于塑性变形集中发生于梁柱接触面处，因而这种连接比现浇连接的破坏少。(2)变形能力强。试验表明这种连接在相对位移达到35时强度未退化，而现浇连接则在此时强度已明显降低。(3)这种连接的滞回曲线有捏缩现象。由于延性杆受拉屈服后再反向加载时，压区只有延性杆接触受压，所以直到压区混凝土重新接触之后刚度才会增加。(4)节点域箍筋应力较大。由于延性杆的作用使节点域更依赖于桁架传力机制，因而箍筋的应力较现浇节点大。24其他连接关于装配式框架的干连接，
16、除上述三种以外还有拉压屈服连接、拉压屈服带缝连接(TCYgap)、剪切连接和摩擦连接。前两种连接从性能上不如上述三种连接，后两种连接目前已完成概念开发，但就其复杂程度和潜在的适用性而言，难于与上述三种相提并论，因此对其研究成果相对较少【101。3装配式混凝土框架结构的分析和设计方法湿连接的混凝土框架结构由于其仿现浇特性而使其除构造不同外，分析与设计方法与现浇结构完全相同。而干连接的框架结构，其塑性变形集中于连接处，此处出现裂缝集中；同时，由于预应力筋和普通钢筋的无粘结区域的出现，使得截面上钢筋与混凝土的变形协调条件不再适用，因而必须采用新的分析方法。Masahiro Sugata，Magdy
17、TE1一Sheikh111和StefanoPampanintl21在分析了预应力连接和混合连接的特点之后，分别给出了变形协调分析方法。通过总结分析可知，建立连接区域甚至整个构件变形协调条件，有望解万方数据2006年第1 1期 董挺峰，等：装配式混凝土框架结构及其抗震性能研究 847决该结构的分析问题。Magdy TE1一Sheikht儿1等人给出了无粘结预应力连接的装配式框架结构基于强度的设计方法；Priestleytl01则建议采用倒置设计过程来设计这类结构体系，即从指定的设计位移开始，止于需求的结构强度和初始刚度，即采用基于位移的设计方法。笔者认为，一方面，在强烈地震作用下，考虑地震作用引
18、起的效应，往往是结构适应强迫位移而表现出来的变形能力问题；另一方面，干连接的装配式结构的性能与传统结构的弹塑性性能有着很大区别；因此，对于干连接的装配式混凝土结构的设计，应着重研究应用基于位移的设计方法。4结论通过总结分析国内外关于装配式混凝土框架结构及其连接的研究，可以得出以下结论。(1)预制构件之间的连接决定着装配式结构的抗震性能。湿连接能够达到现浇连接的性能，但需现浇部分混凝土；干连接不仅能够去除湿连接需现浇混凝土的缺点，而且具有良好的抗震性能。因而将来完全可以应用于抗震设防区。(2)预应力连接、混合连接、柔性杆连接都具有良好的变形能力，塑性变形集中于梁柱结合面处，且在地震作用下构件破坏
19、小。预应力连接和混合连接都具有自恢复特性，残余变形小，前者能量耗散能力小，后者耗散能力强。柔性杆连接的节点抗剪能力不如前两者。(3)由于干连接的构造和变形特点，建立连接区域或整个构件变形协调条件的分析方法，有望解决该结构的分析问题。(4)基于位移的设计方法有望更好地解决装配式混凝土结构设计问题，建议研究采用该方法设计装配式混凝土结构。参考文献【1】杜拱辰40年来预应力混凝土在我国房屋建筑中的应用与发展土木工程学报1997，30(1)：3-1521 Robert ParkCAPACITY DESIGN AND ASSESSMENT OF REINFORCED CONCRETE STRUCTURE
20、S FOR EARTHQUAKE RESISTANCEProceedings of the lst fib Congress，Osaka， 2002，Disk A。Primary：2342【3】 Jose 1Restrepo，Robert Park，and Andrew HBuchananTestson Connections of Earthquake Resisting Pmcast Reinforced Concrete Perimeter Frames of BuildingsPCI JOURNAL，1995，40(4)：4461【4】晋哲锋 预压装配式预应力混凝土梁柱节点在低周反复荷
21、载作用下的抗震性能分析合肥工业大学硕士学位论文，2004，5【5】林宗凡，EISagan，MEKreger装配式抗震框架延性节点的研究同济大学学报，1998，26(2)：135138f61 Geraldine SCheok，HSLewModel Preeast Concrete Beamto-Column Connections Subject to Cyclic LoadingPCI JOURNAL，1993，38(4)：80-92【7】 Minehim Nishiyama，Masato AdachiFumio WatanabeHystereticbehavior of precast pr
22、estressed concrete beam_column assemblageProceedings of the 13th FIP Congress，Amsterdam，1998，1：177_182【8】William CStone，Geraldine SCheok，and John StantonPerfor-mance of Hybrid MomentResisting Prcast BeamColumn ConcreteConnections Subjected to Cyclic Loading ACt STRUCTURALJOURNAL，1995，92(2)：229249【9】
23、9 Robert EJEnglekirkDevelopment and Testing of a Ductile Connectorfor Assembling Preeast Concrete Beams and ColumnsPCI JOURNAL，1995，40(2)：3651【lO】 MJNigel Priestleyne PRESSS ProgramCurrent Status and Proposed Plans for Phase IIIPCI JOURNAL，1996，41(2)：2240“】Magdy TEl-Sheikh， Richard Sause，Stephen Pes
24、siki， et a1Seismic Behavior and Design of Unbonded PostTensioned PreeastConcrete FramesPCI JOURNAL，1999，44(3)：547112 Stefano Pampanin， et a1CRITICAL ASPECTS IN MODEI正JNGTHE SEISMIC BEHAVl0UR 0F PRECAST门PRESTRESSED CONCRETE BUILDING CONNEClfl0NS AND SYsrnMSProceedings ofthe 1st仙Congress，Osaka，2002Dis
25、k C，Sessionl3：305-314建筑工久2006年第11期要 目后张无粘结预应力成套技术高层建筑结构中冷轧扭钢筋的应用掺杜拉纤维外墙抹灰技术空冷支架清水混凝土柱施工技术现浇混凝土试件取样数量的确定页岩多孔砖砌体工程质量控制苏州博物馆新馆工程施工对古建筑麦托保护的方法从一起重大未遂事故谈塔吊作业范围内对高压线的防护拱形木线施工的方法悬臂地梁开裂事故的分析与处理金刚砂地面破损事故的处理提倡“全员项目管理”积极面对“微利时代”请您向当地邮局或本社发行部订阅邮发代号：2514 定价：320元万方数据装配式混凝土框架结构及其抗震性能研究作者： 董挺峰， 李振宝， 周锡元， DONG Tingf
26、eng， LI Zhenbao， ZHOU Xiyuan作者单位： 董挺峰,DONG Tingfeng(北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室,100022,北京;河北工程大学,056038,河北,邯郸)， 李振宝,周锡元,LI Zhenbao,ZHOU Xiyuan(北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室,100022,北京)刊名： 建筑技术英文刊名： ARCHITECTURE TECHNOLOGY年，卷(期)： 2006，37(11)被引用次数： 5次参考文献(12条)1.杜拱辰 40年来预应力混凝土在我国房屋建筑中的应用与发展 1997(01)2.Robert Park
27、CAPACITY DESIGN AND ASSESSMENT OF REINFORCED CONCRETE STRUCTURES FOR EARTHQUAKERESISTANCE 20023.Jose I Restrepo.Robert Park.Andrew H Buchanan Tests on Connections of Earthquake Resisting PrecastReinforced Concrete Perimeter Frames of Buildings 1995(04)4.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学位论文 20045
28、.林宗凡.E I Sagan.M E Kreger 装配式抗震框架延性节点的研究 1998(02)6.Geraldine S Cheok.H S Lew Model Precast Concrete Beam-to-Column Connections Subject to CyclicLoading 1993(04)7.Minehiro Nishiyama.Masato Adachi.Fumio Watanabe Hysteretic behavior of precast prestressedconcrete beam-column assemblage 19988.William C
29、Stone.Geraldine S Cheok.John Stanton Performance of Hybrid Moment-Resisting Prcast Beam-Column Concrete Connections Subjected to Cyclic Loading 1995(02)9.Robert E.J Englekirk Development and Testing of a Ductile Connector for Aseembling PrecastConcrete Beams and Columns 1995(02)10.M J Nigel Priestle
30、y The PRESSS Program-Current Status and Proposed Plans for Phase 1996(02)11.Magdy T El-Sheikh.Richard Sause.Stephen Pessiki Seismic Behavior and Design of Unbonded Post-Tensioned Precast Concrete Frames 1999(03)12.Stefano Pampanin CRITICAL ASPECTS IN MODELLING THE SEISMIC BEHAVIOUR OF PRECAST/PRESTR
31、ESSEDCONCRETE BUILDING CONNECTIONS AND SYSTEMS 2002相似文献(10条)1.学位论文 董挺峰 预应力装配式混凝土框架结构抗震性能的试验与理论研究 2006预应力装配式混凝土框架结构是一种崭新的结构形式，它是把预制好的梁和柱运至施工现场，采用吊装机械把构件吊装就位，在梁柱预留孔道中穿入预应力筋，通过后张预应力筋的挤压力把梁柱构件拼装成整体框架的一种结构。它把预应力混凝土和装配式结构有机地结合起来，使其兼有预应力混凝土和装配式结构的优点。本文在国内外研究的基础上，针对无粘结预应力装配式混凝土框架结构及其抗震性能开展了试验和理论研究，内容概括如下：1研
32、究确定无粘结预应力装配式混凝土框架结构梁柱连接的构造。在研究现有连接的基础上，提出了梁柱连接的评价原则，分析了以往连接存在的缺点和不足，阐述了新型连接的设计思想，确定了无粘结预应力连接的两种构造方式：全预应力连接和混合连接。阐述了全预应力连接和混合连接的工作机理，构造特点和设计注意事项，讨论了采用无粘结预应力连接的装配式框架的施工方法。2全预应力连接的抗震性能研究。在对四个全预应力连接的装配式框架梁柱内节点试件和一个现浇混凝土节点参考试件施加低周反复荷载的基础上，研究了全预应力连接的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、变形能力、位移延性、能量消耗等性能，建议了相应的恢复力模型。综合分析结果表明，全预
33、应力连接装配式混凝土框架结构具有良好的抗震性能。3混合连接的抗震性能研究。在对六个混合连接的装配式框架梁柱内节点试件施加低周反复荷载的基础上，研究了混合连接的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、变形能力、位移延性、能量消耗等性能，建立了恢复力模型。研究结果表明：混合连接的装配式混凝土框架结构综合抗震性能最好，其耗能能力与整体现浇钢筋混凝土框架结构相当，强于全预应力连接的框架结构。4无粘结预应力装配式混凝土框架结构非线性分析。针对预应力装配式混凝土框架结构的特点，按照变形的协调关系，通过求解微分方程，建立了节点转角与柱顶位移的关系式。对于全预应力连接结构，根据构件的变形特征在混凝土应变和预应力筋的应变
34、之间建立起了联系；在考虑构件损伤影响条件下，通过对关键截面的内力和应变分析提出了相应的结构非线性分析方法。针对混合连接结构，分析了梁柱连接截面非预应力连接钢筋应变与裂缝宽度之间的关系，改进了连接钢筋无粘结区应力传递长度内钢筋伸长量的计算方法，提出了关键截面连接钢筋的应变计算公式，通过内力分析给出了混合连接结构的非线性分析方法，编制了分析程序。5理论分析与试验结果对比。利用编制的结构非线性分析程序，分别对所试验的全预应力连接和混合连接试件进行了非线性分析，通过与试验结果的对比，验证了理论分析的合理性。6结构设计建议。针对无粘结预应力连接的构造和变形特点，讨论了无粘结预应力筋极限应力的计算方法，根
35、据截面平衡条件分别建立了全预应力装配式混凝土框架结构和混合连接装配式混凝土框架结构梁柱连接截面的抗弯强度、抗剪强度计算公式。此外，还对预应力装配式混凝土框架结构的细部构造提出了建议。文中研究的预应力装配式混凝土框架结构在抗震设防区具有广阔的应用前景，部分研究成果为制定预应力装配式框架结构设计规范提供了依据。2.学位论文 吴念 新型全预制装配式混凝土框架试验研究 2009全预制装配式混凝土结构是工业化生产的建筑结构，以其施工速度快、湿作业少和环境效益好等优点越来越受到业主和设计人员的关注。但是，由于装配整体式结构仍需要湿式连接，施工过程比较麻烦；而目前装配式框架结构的干式连接节点可靠性较差，抗震
36、性能有待提高；同时，我国装配式框架干式连接在理论方面的研究还比较滞后，使装配式框架结构在地震地区的应用受到限制。基于此，本文结合相关的试验资料，采用理论分析和试验分析相结合的方法对新型全预制装配式混凝土框架的受力性能进行了分析探讨，主要内容如下：（1）通过对按照现行规范要求设计的整浇框架和新型全预制装配式框架各一榀进行的低周反复荷载试验，对新型全预制装配式框架的抗震性能进行较为全面的研究。观测了构件在反复荷载下的开裂、屈服、破坏全过程及破坏形态等，分析探讨了荷载位移滞回曲线、开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、延性、刚度、等效粘滞阻尼系数等试验结果和抗震性能等。试验结果表明，新型全预制装配式框架具有
37、较高的承载力和良好的抗震性能。（2）从理论上初步分析了整浇框架和新型全预制装配式框架的受力性能及梁端预制处钢板强度和尺寸对新型全预制装配式框架的受力性能的影响。（3）利用有限元分析软件ANSYS对整浇框架和新型全预制装配式框架进行了非线性有限元分析，将其承载力、位移变形、裂缝开展情况、应力应变等进行对比，并探讨不同预制方式对新型全预制装配式框架的受力性能的影响。（4）从截面层次的恢复力模型出发，对钢筋混凝土梁、新型全预制装配式梁和钢筋混凝土柱分别选择相应的恢复力模型，研究整浇框架和新型全预制装配式框架两类框架体系的骨架曲线，分析不同预制方式对新型全预制装配式框架骨架曲线的影响，并使用非线性有限
38、元分析程序IDARC分析了含钢率、轴压比、混凝土强度和钢材强度等因素对新型全预制装配式框架整体结构体系骨架曲线的影响。最后，对本文提出的新型全预制装配式混凝土框架提出了相应的设计建议。3.学位论文 梁培新 预应力装配式混凝土框架结构的抗震性能试验及施工工艺研究 2008本文在国外混合连接框架、预压装配式框架及国内后张有牯结预应力非对称混合连接的基础上，提出了一种新型的后张无粘结预应力筋与普通钢筋结合的不对称混合连接形式(简称不对称混合连接)，主要应用于7度以下(含7度)地区的多层框架结构中。不对称混合连接的主要特点为：梁、柱为预制混凝土构件，通过后张无粘结预应力筋张拉形成整体；柱不设牛腿，预制
39、梁柱采用平缝连接，梁端依靠摩擦作用抗剪；地震作用下，依靠普通钢筋的拉压屈服耗散能量；普通耗能钢筋仅布置在梁截面上部与柱内预埋钢筋进行连接，普通钢筋除在梁端部局部设置无粘结段外，其余部分均灌浆连接。由于普通耗能钢筋的不对称布置，预制梁仅需要在上部预留缺口，在施工过程中，普通耗能钢筋的连接、灌浆仅在预制梁的上部作业，不需要侧模、底模及竖向支撑，提高了装配施工的速度。同时，由于普通耗能钢筋的不对称布置，降低了梁端承受正弯矩时的承载力及构件的耗能能力。然而，框架结构在重力荷载作用下，框架梁两端承受负弯矩，地震作用参与组合时，框架梁梁端承受的负弯矩一般大于正弯矩值。所以，设计合理的不对称混合连接框架，同
40、样能够满足7度地区多层框架结构的承载力和耗能的要求。论文的主要工作及创新点如下：1.回顾和总结了国内外装配式结构的研究状况，重点介绍了PRESSS(预制装配式抗震结构体系)研究计划的内容，提出了新型的后张无粘结预应力装配式不对称混合连接形式。2.采用简化分析方法和有限元分析程序DRAIN-2DX建立了不对称混合连接的理论分析方法。简化分析方法中，分别推导了梁柱节点的变形计算方法和梁柱连接截面的弯矩-转角关系截面分析方法。采用有限元程序DRAIN-2DX中的几个单元的组合，并合理的设置模型参数，准确的模拟了不对称混合连接在反复荷载下的滞回曲线，更为直观的了解不对称混合连接的抗震性能。3.进行了三
41、组不对称混合连接边节点的低周反复加载试验，验证了不对称混合连接的可行性及其理论分析方法的正确性。试验结果表明：预制梁和预制柱采用预应力平缝连接并未出现剪切滑移；试件的破坏均是由于梁端混凝土的压碎而导致的破坏，破坏集中在梁柱连接截面附近，梁、柱构件本身及节点核心区的破坏都很轻微，甚至不出现裂缝；预应力筋自始至终没有屈服，梁柱截面提供了稳定的夹紧力和弹性恢复力；梁柱连接截面在荷载作用下裂缝张开，卸载后能够闭合，残余变形较小；普通耗能钢筋的不对称配置，导致了试件滞回曲线呈现明显的不对称形状，梁端承受负弯矩时曲线比较饱满，承受正弯矩时曲线比较狭窄，构件耗能能力略低于普通钢筋混凝土构件。4.采用简化分析
42、方法和DRAIN-2DX程序，研究了截面平均初始压应力、普通耗能钢筋的配筋率和初始无粘结长度、箍筋的体积配箍率及预应力筋的初始有效预应力等设计参数对不对称混合连接梁柱连接截面的受力性能的影响，并提出了相关的设计建议。5.将基于位移的抗震设计方法引入到不对称混合连接框架的抗震设计中，建立了基于迭代变形计算的不对称混合连接框架的抗震设计方法。其中，推导了不对称混合连接的梁柱连接截面的抗裂计算和抗剪计算的简化公式。本文选择了一榀7度(0.1g)地区的六层两跨的框架作为设计实例，成功的应用了基于迭代变形计算的抗震设计方法对其进行了抗震设计。6.通过不对称混合连接的施工工艺研究，对预制构件的制作、预制构
43、件的装配连接及不对称混合连接的施工计算提出了若干合理化的建议，并分析了二阶段受力模式对预制梁的变形的影响。4.期刊论文 董挺峰.李振宝.崔邯龙.邢凤强.孔秋生.DONG Ting-feng.LI Zhen-bao.GUI Han-long.XING Feng-qiang.KONG Qiu-sheng 低周反复荷载下装配式框架连接的性能 -河北建筑科技学院学报（自然科学版）2006,23(1)通过三个框架节点在低周反复荷载下的试验,对无粘结预应力装配式混凝土框架连接的破坏形态、滞回曲线、变形恢复能力、位移延性、能量耗散等性能进行了研究.结果表明,无粘结预应力装配式混凝土框架连接具有良好的耗能能力
44、,在延性和变形恢复能力上比现浇连接更优.5.学位论文 白聪敏 无粘结预应力装配式混凝土框架节点试验与非线性分析 2007预应力装配式混凝土框架结构是一种全新的结构形式，是把工厂预制的梁、柱构件经运输和吊装就位后，用后张预应力筋穿过梁柱预留孔道，对节点实施预应力张拉预压，通过后张预应力筋的挤压力把梁柱构件拼装成整体框架。克服了装配式节点受力可靠性差的缺陷，并解决了预应力混凝土框架难以装配的问题。相对于有粘结预应力装配式结构，对无粘结预应力装配式结构的研究还很少，国内更几乎是空白。本文在国内外研究的基础上，针对无粘结预应力装配式混凝土节点特点，进行了以下方面的研究：(1)在现有连接基础上，给出预应
45、力装配式框架结构的两种连接方式：全预应力连接、预应力钢筋与普通钢筋结合的混合连接。并根据研究目标和试验因素，设计了11个试件进行低周反复荷载作用下的拟静力试验。通过对节点组装体的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、等效阻尼系数等的分析，研究节点及其连接的抗震性能。(2)在试验研究和理论分析的基础上，首先根据装配式结构的特点，提出假定；然后通过变形协调关系和力学平衡条件，对梁柱节点进行非线性分析。并在理论研究的基础上编制了非线性分析程序，与试验结果进行对比，验证了理论的可行性。(3)建立节点承载力三线性计算模型，并给出承载力及相应转角的计算公式。和试验结果、非线性分析结果进行对比。我国是多地震国家，大
46、部分城市处于抗震设防区，鉴于此，开展本课题研究，为制定设计规范提供理论依据，对促进预应力装配式混凝土框架结构的发展具有重要意义。6.学位论文 黄祥海 新型全预制装配式混凝土框架节点的研究 2006全预制装配式混凝土框架结构是一种工业化的建筑生产方式，以其施工速度快、经济效益和环境效益好等优点越来越受到业主和设计人员的关注。但是目前装配式框架结构的干式节点连接可靠性较差，使预制装配式框架结构在地震地区的应用受到限制。同时，高效的预制装配式框架干式连接在理论方面的研究还比较滞后。基于此，本文结合相关的试验资料，采用理论分析和有限元分析相结合的方法对新型全预制装配式框架干式连接节点的受力性能进行了分
47、析探讨。通过对实际工程中预制装配式框架采用的各种连接方式的性能分析，对比了各种干式连接的优点和不足，改进了几种干式连接构造，并提出了新型全预制装配式混凝土框架节点的设想。该新型框架节点连接构造的主要思想是利用竖向承载力较高的牛腿或暗牛腿为竖向承重构件和采用延性较好的钢板为水平向传力构件，从而有效地实现剪力和弯矩的传递。对各种新型节点进行了有限元分析，结果表明新型节点的承载能力与相同条件下整浇混凝土梁柱节点的承载能力相当且变形能力要好于整浇节点。同时说明，提出的新型干式节点为强节点，通过合理设计的钢盖板可以较好地实现整体连接的良好受力和变形性能。本文利用拉压杆模型理论和剪力摩擦理论对新型连接中的
48、钢筋混凝土暗牛腿、企口连接中的缺口梁和梁端悬挑暗牛腿进行了分析研究，并推导了相应的计算公式。通过对型钢暗牛腿中混凝土局部受压的理论分析，发现目前应用的承载力验算公式没有考虑柱中初始应力对混凝土局部承压的影响，由此推导了考虑柱中混凝土初始应力影响的混凝土局部承压验算公式。另外对新型连接构造中的预埋件设计和节点的整体抗震设计进行了讨论。利用有限元软件ANSYS对钢筋混凝土暗牛腿进行了分析，验证了本文提出的新型连接中钢筋混凝土暗牛腿的计算公式。同时，对钢筋混凝土企口连接中的缺口梁和梁端悬挑暗牛腿进行了有限元分析和实验验证，结果表明本文推导的相应公式计算结果与有限元分析和实验资料相比稍大。对目前实际工
49、程中应用的几种型钢暗牛腿局压验算公式进行了对比，并利用有限元方法对型钢暗牛腿进行了分析，结果表明本文推导的考虑柱中初始压应力的混凝土局部受压承载力计算公式能够准确进行局压验算，并且具有一定的安全储备。最后，对本文提出的新型预制装配式框架节点提出了相应的设计建议。7.会议论文 秦亮.张季超.刘晓东 预制装配混凝土框架结构抗震特性分析 2006本文在分析装配式混凝土框架结构特点的基础上,分析比较了不同装配方式、连接形式的装配混凝土框架结构的受力特点和耗能机理.结合有限元数值模型比较分析了延性连接和刚性连接装配式混凝土框架的抗震性能.提出装配式混凝土框架结构抗震设计的几点建议,以供今后该类结构设计研究之鉴.8.学位论文 冯立峰 预应力装配式混凝土框架节点抗震性能试验研究 2006预应力装配式混凝土结构是一种新型的建筑结构。这种结构的构件在加工工厂预制，机械吊装时采用预应力筋作为主要的连接手段，把零散的预制(预应力)构件连接成为一个整体。这种结
