单向预应力混凝土空间框架弹塑性时程分析

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1、单向预应力混凝土空间框架弹塑性时程分析重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：黄鹏指导教师：简斌教授专业：结构工程学科门类：工学重庆大学土木工程学院二O一五年五月ElastoplasticTimeHistoryAnalysisofUnidirectionalPrestressedConcreteSpaceFrameAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByHuangPengSupervisedbyProf.JianB

2、inSpecialty:StructuralEngineeringCollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2015中文摘要摘要预应力混凝土结构在抗裂性、耐久性、空间性等多方面具备优势，但学术和工程界对其抗震性能好坏却始终存在争议，这直接影响到其在高烈度区的推广。为判断和优化预应力混凝土结构的抗震性能，国内外众多研究机构已得出大量价值显著的成果，但已有研究大都仅针对构件或平面框架，而直接对空间预应力结构开展抗震研究则更具理论和工程意义。本文对一级抗震预应力梁、柱中节点“强柱弱梁”级差调整策略修正后，严格

3、参照我国现行结构设计规范，设计了7（0.1g）、8度（0.2g）设防条件下，仅单方向设置预应力梁（PC梁），处于临界高度（24m）和临界跨度（18m），取不同抗震等级的规则预应力混凝土框架结构算例。基于OpenSees软件，建立空间弹塑性时程分析有限元模型，输入双向地震波，对各空间模型算例在罕遇地震下的抗震能力、出铰机制、地震反应规律等进行了详细研究；并进一步建立平面模型，简要对比了其与空间模拟结果的差异。本文主要结论如下：①7、8度下，处于临界高度和跨度，按本文设计的预应力框架结构，不论取较高或较低抗震等级，在罕遇地震下均能避免整体和局部失效，实现大震不倒的性能目标。但8度区框架结构底层

4、，不排除会形成各柱上、下端沿PC梁方向全部出铰的不利模式。②7、8度空间预应力框架结构在罕遇地震作用下，沿PC梁方向形成“柱铰机制”，沿非预应力梁（RC梁）方向形成“梁铰机制”，但结构整体层面上均可形成以RC梁铰为主的“混合铰机制”。PC梁端不易出铰，即使出铰，其塑性铰的转角大小和延性需求也普遍小于同结构中的RC梁、柱。③一级抗震时，本文提出的“强柱弱梁”调整策略可使预应力框架结构在大震作用下边柱不出铰或零星出铰、但中柱普遍出铰，同时确保各出铰柱端的转角延性需求不超过其能力范围。④即使对规则预应力框架结构，以其中间榀框架为对象建立的平面模型也不能完全反映其在双向地震作用下的抗震性能，虽然空

5、间模型与平面模型的整体反应结果相当，但两者的局部反应，特别是柱子的出铰情况差异明显，进行空间分析更为可靠关键词：预应力混凝土，空间框架，时程分析，双向地震，抗震性能I英文摘要ABSTRACTPrestressedconcretestructurehastheadvantagesatcrackresistance,durability,spatiality,etc.butonitsseismicperformance,thereisalwayscontroversyintheacademicandengineeringfield,whichdirectlyaffectitspromotion

6、inhighintensityareas.Todetermineandoptimizetheseismicperformanceofprestressedconcretestructures,manyresearchinstitutionsathomeandabroadhavecometoalotofvaluesignificantresults,butexistingstudiesmostlyonlyforthememberorplaneframe,andit’smoremeaningfulintheoryandengineeringtocarryoutseismicresearchfo

7、rspaceprestressedstructuredirectly.Inthispaper,correctthe"strongcolumn-weakbeam"adjustmentstrategywhenseismicgradeatlevel.1,thendesignsomeunidirectionalprestressedconcreteframeswith7(0.1g)or8(0.2g)degreefortifica