大跨预应力混凝土框架结构延性设计及静力弹塑性分析

摘要

火力发电厂主厂房除氧煤仓间框架竖向荷载大、跨度大，梁、柱截面尺寸也大。但是到目前为止，国内外已建和在建的为数众多的火力发电厂中，却鲜有采用预应力混凝土结构型式的。在火电厂主厂房框架中采用高效预应力混凝土结构，可以显著减小构件截面尺寸；节省钢材，减小结构的地震作用，获得明显的社会和经济效益。因此，从它的抗震能力和抗震设计方法这一角度进行研究，是具有很大的理论价值和较强的工程应用价值。本文的主要研究内容及成果为以下几个方面： 首先提出了一种创造良好抗震性能的设计方法：该方法由以往被动的校核预应力抗裂系数，发展为主动根据性能要求设计并满足承载能力，按预应力度的大小设计结构，确定预应力筋，再利用正截面承载力计算公式和构造要求确定非预应力筋；该方法从整个结构的使用性能要求出发，“主动配筋”，从而使超预应力混凝土结构的设计趋于合理、简化，优化了超静定预应力混凝土结构的设计结果。 其次对Push-over分析方法的理论进行了详细的介绍，接着根据火力发电厂主厂房结构“强梁弱柱”的特点，对该预应力框架结构进行了Push-over分析，了解了该类结构在水平地震作用下结构变形曲线、塑性铰的位置及其发展状况，再运用能力谱法对其做出了抗震能力和耗能机制的评价。 最后选取1/8比例预应力混凝土框架模型进行了拟静力试验研究，研究了模型结构在水平地震作用下裂缝发展规律、破坏机制、延性、刚度退化及耗能性能等，同时对此预应力混凝土框架抗震设计提出几点建议。 试验研究及理论分析表明：框架结构最终的破坏机构为柱铰模式，耗能性能不理想，但结构延性系数基本上达4以上，原型厂房可满足7度设防要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1本课题研究背景

1.2有关预应力混凝土结构的抗震调查

1.3预应力混凝土结构的抗震性能探讨

1.4国内外预应力混凝土框架结构的试验研究及理论分析

1.5国内外预应力混凝土结构抗震设计规定

1.6本文研究的主要内容

第2章 预应力混凝土框架结构的抗震延性设计

第3章 预应力混凝土框架结构的静力弹塑性分析

3.1 Push-over方法概述

3.1.1 Push-over方法的基本原理

3.1.2水平加载模式

3.1.3 Push-over分析步骤

3.2程序的实现

3.3模型的建立

3.3.1 几何模型建立及材料参数的设置

3.3.2分析的基本假定

3.3.3预应力筋的处理

3.3.4预应力混凝土梁临界截面的极限塑性转角

3.3.5塑性铰的本构关系

3.3.6侧向加载模式和Push-over工况

3.4结果分析和性能评价

3.5结构的目标位移

3.6 Push-over分析条件及结果

3.6.1 Push-over分析条件

3.6.2 Push-over分析结果

3.7本章小结

第4章 能力谱法评价结构的抗震性能

4.1能力谱法评价结构的抗震性能

4.1.1几个重要概念

4.1.2能力谱法的基本实施步骤

4.2结构能力谱曲线及结构变形

4.2.1结构性能分析

4.2.2结构抗震性能评定

4.2.3变形性能

4.3框架结构耗能机制分析

4.3.1框架结构耗能机制种类

4.3.2预应力混凝土框架耗能机制评定

4.4本章小结

第5章 试验分析

5.1理论分析的可靠性验证

5.1.1试验分析结果

5.1.2可靠性验证

5.2滞回曲线分析

5.2.1滞回曲线

5.2.2骨架曲线

5.3延性性能

5.4刚度衰减分析

5.5本章小结

5.6设计建议

第6章 结论和展望

6.1全文总结

6.2有待进一步研究的问题

参考文献

攻读硕士期间所发表的论文

致谢