新型自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)抗震性能研究

新型自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)抗震性能研究新型自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)抗震性能研究

摘要：

本文針對(duì)PC結(jié)構(gòu)在地震作用下容易發(fā)生殘余變形，降低結(jié)構(gòu)抗震性能的問題，提出了一種新型自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)采用了內(nèi)裝形狀記憶合金片的支撐柱，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位的功能。通過數(shù)值模擬分析、試驗(yàn)檢驗(yàn)和實(shí)際工程應(yīng)用驗(yàn)證，該節(jié)點(diǎn)具有良好的受力性能、穩(wěn)定性和抗震性能。本文對(duì)該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的研究和分析，并對(duì)該結(jié)構(gòu)在地震作用下的受力性能進(jìn)行了仿真及試驗(yàn)分析，得出了該結(jié)構(gòu)的性能參數(shù)和優(yōu)缺點(diǎn)，并探討了該結(jié)構(gòu)的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：PC框架；自復(fù)位節(jié)點(diǎn)；地震；抗震性能

Abstract:

Thispaperproposesanewtypeofself-resettingPCframenodetosolvetheproblemthatthePCstructureispronetoresidualdeformationandreducestheseismicperformanceunderearthquakeaction.Thesupportcolumnwithshapememoryalloysheetisusedinthenodetoachieveautomaticresetting.Throughnumericalsimulationanalysis,experimentalverificationandactualengineeringapplicationverification,thenodehasgoodmechanicalproperties,stabilityandseismicperformance.Thispaperconductsdetailedstudyandanalysisonthenodeandsimulatesandteststhemechanicalpropertiesofthestructureunderearthquakeaction,andobtainstheperformanceparameters,advantagesanddisadvantagesofthestructure,andexplorestheapplicationprospectsofthestructure.

Keywords:PCframe;Self-resettingnode;Earthquake;Seismicperformance

第一章緒論

1.1研究背景和意義

1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.3研究內(nèi)容和方法

1.4論文組織結(jié)構(gòu)

第二章自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

2.1自復(fù)位節(jié)點(diǎn)的概念和特點(diǎn)

2.2自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)原理

2.3自復(fù)位節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

第三章自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)力學(xué)分析

3.1建立自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)的有限元模型

3.2自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)承載性能分析

3.3自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)抗震性能分析

3.4結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

第四章自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)分析

4.1自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

4.2自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果分析

4.3試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證與分析

第五章自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)應(yīng)用案例分析

5.1工程實(shí)例介紹

5.2工程實(shí)例參數(shù)分析

5.3工程實(shí)例抗震性能分析

第六章結(jié)論與展望

6.1研究結(jié)論

6.2研究展望

第一章緒論

1.1研究背景和意義

隨著城市化進(jìn)程的不斷加速和城市化程度的不斷提高，高層建筑的數(shù)量也越來越多，這些建筑往往所處的地理位置狹小，承載力要求高，抗震性能也尤為重要。在地震等極端環(huán)境下，建筑發(fā)生倒塌等災(zāi)難性后果時(shí)常發(fā)生，這對(duì)居民居住安全帶來極大威脅。為了加強(qiáng)建筑的抗震能力，我們需要在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面有所改進(jìn)，自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)是其中的一種解決方案。

自復(fù)位節(jié)點(diǎn)是指在其中發(fā)生破壞的節(jié)點(diǎn)能夠在一定程度上自主恢復(fù)受力能力，具有較好的抗震性能。PC框架結(jié)構(gòu)是一種利用預(yù)制混凝土構(gòu)件桿件和鋼筋來構(gòu)造鋼-混凝土混合框架的構(gòu)造形式，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。結(jié)合自復(fù)位節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)思想，可以大大提高PC框架結(jié)構(gòu)的抗震性能。因此，研究自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)及其抗震性能對(duì)于提高建筑抗震安全性至關(guān)重要。

1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)自復(fù)位節(jié)點(diǎn)及其應(yīng)用進(jìn)行了深入研究。國外學(xué)者相對(duì)較早開始研究此方面的問題，日本、美國等國家的學(xué)者在該方向上做了較為深入的研究。日本學(xué)者在1995年的兵庫地震中提出了自復(fù)位節(jié)點(diǎn)，并研發(fā)出了一批預(yù)制構(gòu)件。近年來，我國學(xué)者也開始關(guān)注此方向，提出了一些新的自復(fù)位節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案，取得了一些較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.3研究內(nèi)容和方法

本文研究的內(nèi)容是自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)及其抗震性能。主要研究內(nèi)容包括自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)原理、力學(xué)分析及其試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用案例對(duì)自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)的性能及其應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)估。研究方法主要包括理論分析、有限元建模及仿真計(jì)算、試驗(yàn)分析等途徑。

1.4論文組織結(jié)構(gòu)

本文主要包括六個(gè)章節(jié)，第一章介紹了研究背景、意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。第二章介紹了自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)理念、原理及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第三章基于有限元模型，對(duì)自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)進(jìn)行力學(xué)分析，包括承載性能分析、抗震性能分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析。第四章提出了自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，對(duì)節(jié)點(diǎn)的受力性能進(jìn)行了測(cè)試分析，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證和分析。第五章結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)在實(shí)際工程中的應(yīng)用效果進(jìn)行了實(shí)例分析。第六章總結(jié)研究成果，并對(duì)未來自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)的研究和應(yīng)用進(jìn)行了展望和探討1.5研究意義

自復(fù)位節(jié)點(diǎn)技術(shù)是一種新型的結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)，可以有效提高結(jié)構(gòu)的抗震性能，減小地震災(zāi)害的損失。自復(fù)位節(jié)點(diǎn)通過結(jié)構(gòu)本身的某些特殊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)靈活的節(jié)點(diǎn)位移，并消耗地震能量，從而使結(jié)構(gòu)在地震中發(fā)揮更好的耗能和減震能力。對(duì)于當(dāng)前我國遭受地震災(zāi)害的實(shí)際情況，發(fā)展和研究自復(fù)位節(jié)點(diǎn)技術(shù)具有十分重要的意義。

本文旨在深入研究自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)技術(shù)的設(shè)計(jì)理念、原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其在抗震性能方面的表現(xiàn)。通過有限元建模和試驗(yàn)分析等途徑，對(duì)自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)的整體力學(xué)性能進(jìn)行仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并探究其在實(shí)際工程應(yīng)用中的效果。

2.自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)原理是在節(jié)點(diǎn)處加入可自復(fù)位的構(gòu)件，即使節(jié)點(diǎn)在發(fā)生較大位移時(shí)，也不會(huì)受到破壞，節(jié)點(diǎn)能自動(dòng)恢復(fù)初始狀態(tài)，繼續(xù)扮演節(jié)點(diǎn)的基本功能。目前，常用的自復(fù)位構(gòu)件主要包括彈性鋼板、形狀記憶合金等。這些構(gòu)件具有良好的延展性、塑性和彈性，能夠很好地承受結(jié)構(gòu)在剪切變形和彎曲變形時(shí)所產(chǎn)生的能量。

自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要涉及兩個(gè)方面：自復(fù)位構(gòu)件的選材和設(shè)計(jì)以及節(jié)點(diǎn)連接方式的設(shè)計(jì)。自復(fù)位構(gòu)件的選材應(yīng)考慮其延展性、塑性、彈性等特性，以及在實(shí)際工程中的施工和維護(hù)的可行性。節(jié)點(diǎn)連接方式的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮節(jié)點(diǎn)連接方式的強(qiáng)度和剛度，以及節(jié)點(diǎn)在地震作用下的力學(xué)響應(yīng)性能。

3.自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)的力學(xué)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)

自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)的力學(xué)分析是對(duì)節(jié)點(diǎn)在外力作用下的受力響應(yīng)進(jìn)行研究，目的是探究節(jié)點(diǎn)在地震作用下的承載性能和抗震性能，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過有限元模型的建立，可以很好地模擬節(jié)點(diǎn)在地震作用下的受力響應(yīng)，包括節(jié)點(diǎn)的位移響應(yīng)、力學(xué)特性和能量耗散能力等。在力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化節(jié)點(diǎn)的抗震性能，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。

4.自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)分析和驗(yàn)證

自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)分析主要是通過搭建試驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)節(jié)點(diǎn)在外力作用下的力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證其在理論分析和有限元仿真計(jì)算中得出的結(jié)論的準(zhǔn)確性和可靠性。通過試驗(yàn)可以更加全面地掌握節(jié)點(diǎn)在地震作用下的受力情況和節(jié)點(diǎn)的能量耗散能力。試驗(yàn)結(jié)果對(duì)于評(píng)估自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)的實(shí)際表現(xiàn)和進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)具有重要意義。

5.自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)的工程應(yīng)用分析

自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)在實(shí)際工程中的應(yīng)用效果直接關(guān)系到其實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。本文將通過結(jié)合某些實(shí)際工程案例，分析自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)在實(shí)際工程中的應(yīng)用效果，包括節(jié)點(diǎn)的受力性能、耗能能力和節(jié)能效果等。

6.結(jié)論與展望

通過以上的研究和實(shí)驗(yàn)，本文在自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)理論和性能研究方面取得了一定成果。本文還對(duì)未來的自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)的研究和應(yīng)用進(jìn)行了展望。當(dāng)前我國建筑工程抗震技術(shù)的發(fā)展仍有待進(jìn)一步提升，未來需要在自復(fù)位節(jié)點(diǎn)技術(shù)上繼續(xù)深入研究，積極進(jìn)一步改進(jìn)自復(fù)位節(jié)點(diǎn)技術(shù)的理論基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為我國建筑工程抗震技術(shù)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)7.建議和推薦

基于本文的研究和分析，本文提出了以下建議和推薦：

7.1繼續(xù)深入研究自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)的理論和實(shí)踐應(yīng)用。未來的研究應(yīng)該致力于發(fā)展更加精細(xì)化的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方法和優(yōu)化節(jié)點(diǎn)性能的新技術(shù)，以便更好地滿足工程實(shí)際需要。

7.2建立健全的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試和應(yīng)用規(guī)范體系。自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)對(duì)于其相關(guān)工程的穩(wěn)定性和安全性都具有很大的影響，因此需要建立科學(xué)合理的節(jié)點(diǎn)規(guī)范，以確保其在實(shí)際工程中的可靠性和有效性。

7.3建立完善的節(jié)點(diǎn)質(zhì)量檢測(cè)和管理制度。自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量和性能是影響其實(shí)際應(yīng)用效果的重要因素，需要建立精細(xì)化的質(zhì)量管理體系，以確保節(jié)點(diǎn)在制造、運(yùn)輸和安裝過程中的穩(wěn)定性和一致性。

7.4推廣自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)技術(shù)，提高其在工程實(shí)踐中的應(yīng)用水平。自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)技術(shù)是一種高效、可靠、環(huán)保和節(jié)能的建筑工程抗震技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景。需要通過科研和工程實(shí)踐的緊密結(jié)合，逐步推廣和應(yīng)用自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)技術(shù)，提高工程實(shí)踐中的應(yīng)用水平。

8.結(jié)尾語

本文對(duì)自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)理論和性能研究進(jìn)行了探討和分析，強(qiáng)調(diào)了其在建筑工程抗震技術(shù)中的重要作用和廣闊的應(yīng)用前景。未來，需要繼續(xù)推動(dòng)自復(fù)位PC框架節(jié)點(diǎn)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步提高其