自控耗能UPPC框架结构理论分析

在无粘结部分预应力混凝土(UPPC)框架梁中设置自控元件,可调减地震作用下无粘结预应力筋的应力,从而降低梁的抗弯承载力,使得UPPC框架结构在地震力作用下形成梁铰耗能机制,实现"强柱弱梁"。本文探讨了自控耗能UPPC框架结构的结构体系、耗能机理、自控元件的设计及阈值的确定。分析结果表明:相比于没有设置自控元件的普通UPPC框架,设置了自控元件的自控耗能UPPC框架水平抗侧力稍低;普通UPPC框架在柱端率先形成塑性铰,而自控耗能UPPC框架在梁端率先形成塑性铰可实现梁铰侧移机制。

自控耗能UPPC框架与普通UPPC框架抗震性能对比

本文通过设置自控元件调减地震作用下无粘结预应力筋的应力,使得无粘结部分预应力混凝土(UPPC)框架结构在地震作用下实现梁铰侧移机制,设计了试验用的自控耗能UPPC框架,并根据此框架设计了相应的自控元件。在此基础上,进行了自控耗能UPPC框架与普通UPPC框架在往复荷载作用下的对比试验。分析结果表明:(1)相比于没有设置自控元件的普通UPPC框架,设置了自控元件的自控耗能UPPC框架延性系数较高,但是抗侧力稍低;(2)自控耗能UPPC拥有更好的耗能能力。

自控耗能UPPC框架抗震性能评估方法研究

文章基于美国全新的建筑地震损失评估方法 FEMA-P58,利用性能评估软件PACT对三层两跨的自控耗能UPPC框架办公楼案例进行分析,并应用其附带PACT软件进行计算,依照实际情况对建筑进行科学性能评估,得到工程案例建筑在地震下的修复费用、重建费用、人员伤亡等性能指标的概率分布曲线。研究成果以期对基于概率建筑抗震性能评估方法提供实用的参考。

低周反复荷载下自控耗能UPPC框架钢筋应力变化

通过单层单跨普通UPPC框架与自控耗能UPPC框架的低周反复荷载试验,对比分析两榀UPPC框架中普通钢筋的应变变化及预应力钢绞线的应力变化,研究两榀框架的成铰顺序。研究表明:自控耗能UPPC框架在自控元件发挥作用后预应力钢绞线放松明显;普通UPPC框架柱端塑性铰形成时机早于梁端塑性铰,自控耗能UPPC框架梁端塑性铰形成时机早于柱端塑性铰,自控耗能UPPC框架能够形成梁铰机制。

自控耗能UPPC框架的自控元件设计及塑性铰研究

通过设置自控元件调减地震作用下无粘结预应力筋的应力,使得无粘结部分预应力混凝土 （UPPC）框架结 构在地震作用下实现梁铰侧移机制,设计了试验用的自控耗能UPPC框架,并根据此框架设计了相应的自控元件. 在此基础上,通过ABAQUS对上述框架进行了静力弹塑性分析（Pushover）.分析结果表明：（1）相比于没有设置自控 元件的普通UPPC框架,设置了自控元件的自控耗能UPPC框架水平抗侧力稍低;（2）普通UPPC框架在柱端率先形 成塑性铰,而自控耗能UPPC框架在梁端率先形成塑性铰可实现梁铰侧移机制.

自控耗能UPPC框架重新张拉加固试验研究

对自控耗能UPPC框架经地震作用耗能元件破坏后的框架进行预应力重新张拉,并对梁端塑性铰区进行粘 贴碳纤维布加固以恢复框架的承载力.对加固后的框架进行低周反复荷载试验,对比分析了完好的自控耗能UPPC 框架和加固后框架的在试验过程中的损坏过程、破坏模式,通过抗震性能指标如滞回曲线、骨架曲线、特征荷载、位 移延性分析加固后的框架的抗震能力.结果表明,经重新张拉加固后的框架能继续承载并能承受-定的水平力,但 是延性、耗能能力等均不如加固前的框架.

预应力筋应力释放度对自控耗能UPPC框架出铰顺序的影响研究

自控耗能UPPC框架结构体系在罕遇地震作用下,依靠框架梁中设置的小型自控元件来实现释放框架梁中预应力筋的应力,使得框架梁梁端强度不超强,易于形成梁铰侧移机制。文章采用有限元软件对框架进行弹塑性静力分析(Pushover),对预应力筋的应力值及释放度进行研究,并对UPPC框架的出铰顺序进行分析,使得框架结构在罕遇地震作用下拥有良好的耗能机制。

自控耗能UPPC框架中自控元件的力学性能研究

介绍了新型的预应力混凝土框架体系——自控耗能无粘结部分预应力混凝土(UPPC)框架的基本形式及其受力机理。对自控耗能UPPC框架的核心构件——自控元件的基本构造和施工工艺做了说明,对自控元件的铸铁部分、变形盒部分以及自控元件整体进行了力学性能试验。试验结果表明:1)自控元件的破坏形式为脆性破坏,满足在罕遇地震下自控元件达到其承载力阈值时突然破坏,自控耗能UPPC框架形成安全的梁铰耗能机制[1]的要求;2)碳纤维布与铸铁的复合使用,能显著提高自控元件的极限承载力,同时能达到减小自控元件尺寸、减轻其重量的目的,便于自控元件在工程中的应用。

自控耗能UPPC梁与普通UPPC梁抗震性能对比研究

基于UPPC梁的低周反复加载试验,并通过有限元ABAQUS对UPPC梁的模拟分析,较为系统地研究了自控耗能UPPC梁与普通UPPC梁的变形恢复能力、耗能能力、延性及承载力等抗震性能。研究表明:自控耗能UPPC梁的变形恢复能力、延性、耗能能力均高于普通UPPC梁,可较好地解决普通UPPC梁在地震作用下存在的变形能力较差,耗能不足等问题;另外,自控耗能UPPC梁承载力稍低于普通UPPC梁,说明自控耗能UPPC梁易于形成梁铰机制,更符合抗震要求。

耗能元件布置对自控耗能UPPC梁受力性能影响研究

文章通过有限元软件对耗能元件布置位置的不同以及配置预应力钢绞线根数的不同,对UPPC框架梁受力性能的影响进行分析。随着预应力钢绞线配置数量的增加,梁上表面主压应力最大值增大;随着预应力钢绞线配置数量的增加,梁下表面主拉应力最大值增大,配置两根预应力钢绞线比配置一根预应力钢绞线,所发挥的作用更大。

自控耗能无黏结预应力框架抗震能力的能力谱法研究

自控耗能无黏结部分预应力混凝土(UPPC)框架指的是在UPPC框架中采用折线型无黏结预应力筋,并在无黏结预应力筋转折处合理设置自控耗能元件来调减罕遇地震作用下无黏结预应力筋的应力,使得在罕遇地震作用时释放梁内部分预应力,形成梁铰耗能机制,从而形成强柱弱梁的延性框架。基于能力谱法,采用ABAQUS有限元软件对已有的两榀试验框架(普通UPPC框架KJ1和自控耗能UPPC框架KJ2)进行了地震烈度7度、8度和9度罕遇地震作用下的有限元分析。分析结果表明:在抗震设防烈度7度和8度罕遇地震下,两榀框架抗震能力基本相同;9度罕遇地震下,KJ1框架不存在性能点,即KJ1框架无法抵抗9度罕遇地震,KJ2框架的顶层位移虽然超过规范规定的钢筋混凝土框架结构弹塑性限值,但KJ2框架抗震能力仍优于KJ1框架。