预制混凝土梁到梁,梁到柱的失效

预制混凝土梁到梁,梁到柱的失效
页面内容

预制混凝土有其自身的优点,使得复杂结构的施工非常容易。快速的现场施工,

预制混凝土的一些优点是易于质量控制,减少或可以忽略对天气因素的依赖。然而,在易受地震威胁的地区,预制连接的失效是一个值得关注的问题。在日本和喜马拉雅地区等IV区,预制混凝土构件在地震中表现不佳。1988年的亚美尼亚斯皮塔克地震,1994年的北岭地震,2008年的中国汶川地震,以及1995年的神户地震,都破坏了预制混凝土作为最安全建筑产品的声誉。

图片参考:预制梁,维基

预制混凝土结构的地震破坏

在美国的许多州,建筑物的抗震设计都是强制性的。即使在其他属于地区3及以上的国家,抗震设计已经成为建筑工作的一部分。预制混凝土构件在地震作用下受单向和双向循环荷载作用,柱和梁发生破坏。预制混凝土梁的连接、节点和环在地震荷载时伤害最大,因为它们不允许结构作为一个单独的单元,因此它们在柱和节点处失效。

地震作用产生的拉应变场导致预制节点内的梁旋转。一旦梁旋转发展,结构成员不停留在他们的实际位置和破坏发生。但是,如果能使梁的旋转最小化,预制梁的结构破坏就不会发生。在梁到柱的破坏,高节点应力产生,导致结构破坏。在梁固定端附近形成塑性铰,导致混凝土破碎和纵筋断裂,从而再次破坏结构。

美国人一直在与日本人合作,为预制混凝土梁柱连接、预制混凝土梁和其他预制混凝土结构制定安全可靠的抗震设计指南。该项目始于1988年,至今已经历了两个发展和改进阶段。预制混凝土抗震结构体系提出了经济和技术上可行的地震带设计方案(新闻),在美国、日本和更多国家的地震多发地区使用。

防止预制混凝土在地震中的结构破坏

地震是无法预测的,本质上是灾难性的。2011年,超过1.5万人死于日本的地震,尽管日本人的建筑设计是考虑地震荷载的。在将预制结构放入实际结构单元之前,最好的方法是根据地震荷载进行设计,并对预制结构进行测试。以下是预制混凝土梁、柱安全设计的几个方面。

  • 预制混凝土构件的耗能特性对控制或治理结构破坏具有重要作用。利用预应力筋连接预制构件,并将后张筋移至靠近梁中心的位置,可以改善构件的耗能特性。
  • u型股、轻骨料和无灌浆股有助于提高预制混凝土结构的稳定性。
  • 箍为结构提供了连续性,但箍腿经常导致过早弯曲的灵活性,导致结构失效。铁箍必须足够坚固,以避免在突然变化的循环荷载作用下产生塑性行为。
  • 刚度、强度和延性是预制混凝土构件的其他主要方面,在使用它们之前必须进行测试。
  • 推荐使用纤维增强、高性能吸能接头新闻因为它们能检测循环加载循环中耗散的能量。
  • 使用预制混凝土抗地震荷载框架是可取的,因为它增加了系统的延性,它比现浇系统要好得多。
  • 剪筋和混凝土预制板表面的粗化是保证组合作用的有效措施。
  • 与弯管连接相比,内部连接、外部连接和t形连接性能更好。弯管连接在循环荷载作用下易发生快速破坏。

强烈地震具有破坏性,其造成的破坏只能控制,而不能消除。将损伤最小化,就是将结构损伤转化为结构的建筑和机械损伤。抗震设计可以帮助实现这一点。以下是预制混凝土框架抗震设计的主要方面。

  1. 通过提供延展性连接,使结构能够承受较大的变形,避免旋转损伤。
  2. 检查支撑构件的挠度,以避免建筑损坏。
  3. 消除非支撑构件的耦合力,从而避免结构的大变形。

参考文献

混凝土预制梁柱连接的性能,https://www.iitk.ac.in/nicee/wcee/article/1543.pdf

梁柱连接预制混凝土框架抗震试验,Pci.org

祭司蔡益超主编,美国预制地震结构体系的现状(新闻)项目https://fire.nist.gov/bfrlpubs/build94/PDF/b94069.pdf