预制混凝土叠合连梁抗震性能研究与改进设计

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1、分类号:TU375.110710-2015228022专业硕士学位论文预制混凝土叠合连梁抗震性能研究与改进设计张星晨导师姓名职称孙香红副教授专业学位类别申请学位级别工程硕士建筑与土木工程及领域名称论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年6月4日学位授予单位长安大学ResearchonSeismicPerformanceandImprovedDesignofPrecastedConcreteCompositeCouplingBeamsADissertationSubmittedfortheDegreeofMas

2、terCandidate：ZhangXingchenSupervisor：AssociateProf.SunXianghongChang’anUniversity，Xi’an，China摘要装配式建筑具有施工速度快，建设周期短，节能环保等优点，符合我国建筑行业可持续发展的政策需要，近几年国家制定了相应的政策以保障其推广应用。预制剪力墙结构是高层建筑主要采用的结构形式，而连梁作为预制剪力墙结构的主要耗能构件，其抗震性能的优劣直接关系到整体结构的性能。然而，目前对预制混凝土叠合连梁的抗震研究很少，因此有必要对预制混凝土叠合连梁

3、的抗震性能开展研究。本文采用有限元数值模拟方法进行研究。首先对普通配筋预制混凝土叠合连梁的抗震性能进行研究；其次分析了连梁抗震性能的参数影响，获得了影响连梁性能的规律；最后，提出了连梁配筋的改进方案，并分析其抗震性能，选出了最优方案。主要研究工作如下：（1）采用有限元软件ABAQUS对试验连梁进行数值模拟。通过选取材料本构、确定单元类型和设置边界条件等过程，建立了连梁分析模型，对比数值模拟结果与试验结果，验证了有限元模型的有效性和正确性。（2）本文结合工程应用，参考装配式设计图集，设计了3个不同跨高比的足尺预制混凝土叠合连

4、梁；并利用有限元软件对预制混凝土叠合连梁进行了数值模拟，分析了连梁的破坏形态、承载力、延性和耗能能力等。研究结果表明：跨高比为1.5的连梁发生剪切破坏，承载力最高，但其延性和耗能能力较差；跨高比为2.5的连梁发生以受弯破坏为主的弯剪破坏，承载力最低，但其延性和耗能能力较好；跨高比为2.0的连梁发生弯剪破坏，承载力较高，延性和耗能能力均较好，其性能表现最佳。（3）以跨高比为2.0的预制混凝土叠合连梁为基础，设计了34个预制混凝土叠合连梁；并利用有限元软件对其进行建模分析，研究了跨高比、混凝土强度和配筋率等对预制混凝土叠合连梁

5、抗震性能的影响。结果表明：跨高比对连梁性能影响较大；混凝土强度的增大能显著提高连梁的承载力，然而连梁的延性和变形能力却大幅下降；配筋率变化对连梁性能的影响各不相同，纵筋受力筋配筋率、配箍率和竖向分布筋配筋率在一定范围内对连梁的性能影响较为明显。并且该研究结果可为设计提供参考。（4）为了改善普通配筋预制混凝土叠合连梁的综合性能，本文提出了3种预制混凝土叠合连梁配筋的改进方案；分别设计了对角配筋、菱形配筋和综合配筋的连梁试件，并通过有限元软件对其进行建模；对比分析了普通配筋、对角配筋、菱形配筋和综合配筋的连梁破坏形态、承载力和

6、耗能能力等。研究结果表明：对角配筋、菱形配筋和综合i配筋的连梁能有效的提高连梁的承载力，改善连梁的变形和耗能能力；综合分析连梁的承载力、延性和耗能能力发现，在低周反复荷载下，对角配筋连梁正、反向的性能较为平衡、表现最佳。关键词：预制混凝土；连梁；有限元分析；抗震性能；设计优化iiAbstractTheassembledstructurehastheadvantagesoffastconstructionspeed,shortconstructionperiod,energysavingandenvironmentalpro

7、tection,whichmeetthepolicyneedsofthesustainabledevelopmentofChina'sconstructionindustry.Inrecentyears,thestatehasformulatedcorrespondingpoliciestoensureitspopularizationandapplication.Theprecastedshearwallstructureisthemainstructuralformofthehigh-risebuilding.Asth

8、emainenergydissipationcomponentoftheprecastedshearwallstructure,theseismicbehaviorofthecouplingbeamisdirectlyrelatedtotheseismicbehaviorofthewholestruct