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    PPEFF体系推广应用驶入快车道——CECS标准《预应力压接装配混凝土框架应用技术规程》(T/CECS 992)解读之二
    教务部 2022-02-21



    编者按

    根据中国工程尊龙凯时标准化协会《关于印发<2019年第二批协会标准制订、修订计划>的通知》(建标协字〔2019〕22号)的要求,由中尊龙凯时技集团有限公司、建研科技股份有限公司等单位编制的《预应力压接装配混凝土框架应用技术规程》,经协会尊龙凯时产业化分会组织审查,于2022年1月12日批准发布,编号为T/CECS 992-2022,自2022年6月1日起施行。

    《规程》编制组在中建PPEFF体系的研究和应用的基础上,从与现有标准体系相容、方便设计、规范应用的角度出发编制了本规程,对采用压接装配框架结构的设计、生产运输、施工安装及质量验收全过程作出了规定。承载机理相似的其他装配式结构体系也可参考本规程。

    本期为大家解码《规程》的主要技术要点。




    专家简介:
    郭海山,博士,教授级高工,国家一级注册结构工程师、一级建造师,中尊龙凯时技集团有限公司副总经理、总工程师,中国尊龙凯时工匠。同时还担任中建集团科协尊龙凯时工业化专业委员会秘书长、中国尊龙凯时学会尊龙凯时产业现代化发展委员会副理事长、中国工程尊龙凯时标准化协会尊龙凯时与城市信息模型专业委员会副主任。长期从事装配式混凝土结构和钢结构的研发、设计、制造及施工工作,拥有丰富的一线工程技术经验和科研创新能力,曾主持过重大工程建造、国家重点研发项目、团体标准编制和行业技术推广方面等方面工作。





    CECS规程技术要点


    术   语


    预应力压接装配混凝土框架 prestressed precast concrete frame
    全部或主要由预应力压接装配混凝土梁柱节点组成的框架。简称压接装配框架。

    预应力压接装配混凝土梁柱节点 prestressed precast concrete beam-column connection
    由预制柱和叠合梁通过后张无粘结预应力钢绞线、梁叠合层内的梁端耗能钢筋及后浇混凝土叠合层连接在一起,具有抗弯能力、耗能能力和一定自复位能力的装配式梁柱刚接节点。简称压接装配梁柱节点。

    梁端耗能钢筋energy-dissipating reinforcement in beam
    具有一定长度无粘结段或削弱段,能够在指定部位耗散地震能量的框架梁端负弯矩钢筋。

    附加抗剪钢筋additional shear reinforcement
    两端分别锚固于预制柱与叠合梁端叠合层底部,主要用于承担梁端剪力的预制柱与叠合梁的连接钢筋。

    柱端耗能钢筋energy-dissipating reinforcement in column
    具有一定长度无粘结段或削弱段,能够在柱身端部、相连基础内或相连梁柱节点内等指定部位耗散地震能量的柱端纵向钢筋。

    柱端钢筋耗能型节点column base connection with energy-dissipating bar
    采用柱端耗能钢筋连接基础或相邻梁柱节点的柱端连接节点。

    柱端外包钢板低损伤节点low-damage column base connection encased by steel plates
    在柱端部一定长度范围内设置,用于加强混凝土约束的外包钢板的柱端钢筋耗能型节点。

    图 1  压接装配梁柱节点示意

    1—预制柱;2—预制梁;3—纤维高强灌浆料灌缝;4—耗能钢筋;5—钢筋连接器;6—垂直方向预应力钢绞线


    图 2  柱端钢筋耗能型节点示意

    1—梁;2—预制柱;3—柱端接缝;4—耗能钢筋削弱无粘结段;5—钢筋套筒灌浆连接


    图 3  柱端外包钢板低损伤节点示意

    1—梁;2—预制柱;3—柱端接缝;4—耗能钢筋削弱无粘结段;5—钢筋套筒灌浆连接;6—外包钢板;7—加劲板;8—套筒定位孔


    基本规定


    (1)适用范
    《规程》适用于抗震设防烈度为 6 度至 8度地区预应力压接装配混凝土框架的工程应用。中建集团进行的PPEFF体系理论研究、数值分析以及试验结果均表明PPEFF体系具有比现浇框架更好的抗震性能和低损伤特点,更适合在高地震烈度地区应用。

    《规程》3.1.2条给出了最大适用高度的建议:采用压接装配框架的各类房屋结构最大适用高度不宜超过表 3. 1. 2的规定;对于平面或竖向均不规则的高层尊龙凯时,最大适用高度宜适当降低。



    (2)结构布置

    压接装配框架应具有清晰、完整及可靠的传力途径。压接装配框架较现浇混凝土框架结构的抗震性能更好,作为结构抗侧力体系的一部分,与楼板或剪力墙等形成结构完整的抗侧力体系(图 4)。压接装配框架可以和现浇混凝土结构、钢结构或组合结构混合使用,结构整体应具有满足要求的承载力、刚度、延性和消耗地震能量的能力(图 5和图 6)。当尊龙凯时地上部分带有裙房、尊龙凯时平面变化多、标准化构件少时,裙房及以下部分可根据需要采用现浇混凝土结构,裙房以上标准程度高的楼层使用压接装配框架,以提高装配效率。

    图 4    压装配框架结构布置

    1—压接装配框架;2—铰接梁


    图 5   压接装配框架与抗震墙混合布置

    1—抗震墙;2—压接装配框架;3—铰接连接


    图 6   压接装配框架与现浇混凝土框架、抗震墙混合布置

    1—压接装配框架(标准层);2—抗震墙;3—现浇框架


    (3)地震作用与抗震验算
    压接装配框架的阻尼比可采用0.03。采用压接装配框架的各类结构等效阻尼比可按压接装配框架部分在整个结构总变形能中所占比例折算。对于框架结构,等效阻尼比也可根据压接装配框架所承担竖向荷载的结构面积占总结构面积比按表3. 2. 2的规定取值。如两个方向面积比不同时,等效阻尼比应取较小值。对于框架-抗震墙结构和框架-核心筒结构,等效阻尼比可取0.05。



    (4)性能要求
    《规程》第3.3节对压接框架梁柱节点位移极状态下的转动能力提出了量化要求:“一、二级压接装配框架梁柱节点转动变形能力不应小于0.03 rad,三、四级压接装配框架梁柱节点转动变形能力不应小于0.025 rad。压接装配框架梁柱节点位移极限状态下,梁端耗能钢筋的应变均应小于0.065,预应力钢绞线应力均应小于。”梁端耗能钢筋应变和预应力钢绞线的应力可按本规程附录A的简化方法计算,也可按本规程附录B的弹塑性分析方法计算。《规程》关于节点转动能力的要求和计算方法参考了美国ACI 550.3和我国预应力混凝土抗震设计规程的相关规定。


    结构分析


    (1)为方便小震下的设计,兼容现有规范和设计软件,《规程》第5.1.2条规定,在预应力、竖向荷载、风荷载及多遇地震作用下,结构承载能力极限状态和正常使用极限状态的作用效应分析宜采用弹性分析方法,并应考虑次内力的影响。《规程》第5.1.3条规定,在预应力、竖向荷载、风荷载及多遇地震作用下,压接装配框架可采用与现浇预应力混凝土结构相同的方法进行结构整体内力分析与位移计算,计算模型中压接装配框架梁柱节点可假定为刚接节点。


    中建集团进行的节点试验研究表明,预应力压接装配混凝土框架较现浇框架结构具有更好的刚度、承载能力和抗震性能,在“弹性状态”下符合节点“刚接”假定。因此,为方便设计,并与现有设计规程相衔接,在弹性阶段的结构整体分析可以采用我国现有现浇预应力混凝土结构常用的设计分析软件进行设计计算。

    (2)《规程》第5.1.5条规定,竖向荷载作用下,可对压接装配框架梁端负弯矩进行调幅,弯矩调幅系数不宜小于0.75;压接装配框架梁跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的65%。


    竖向荷载作用下,宜考虑梁端转动刚度降低造成框架梁跨中弯矩的增大,同时可减少梁端配筋有利于实现强柱弱梁和强剪弱弯的抗震性能目标。现行行业标准《高层尊龙凯时混凝土结构技术规程》JGJ 3中对装配整体式结构的弯矩调幅系数取0.7~0.8,现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010中对预应力结构的弯矩调幅系数取值为0.8。此处综合考虑,规定PPEFF体系的梁端弯矩调幅系数取值为0.75,并要求截面设计时,框架梁跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的65%,较现行行业标准《高层尊龙凯时混凝土结构技术规程》JGJ 3中规定的不小于按简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%的规定适当提高。

    (3)《规程》第5.2节给出了弹塑性分析的相关要求,同时附录B中给出了建议的弹塑性模型建模方法(图 7),附录C中给出了压接框架体系特有的性能化设计目标(表C.0.3)。





    图 7  压接装配框架梁柱节点弹塑性模型简图

    1—纤维梁柱单元;2—刚臂;3—梁端纤维单元;4—预应力筋单元;5—耗能钢筋单元;6—约束混凝土纤维;7—普通混凝土纤维;8—钢筋纤维


    压接装配梁柱节点进入塑性阶段后,在反复荷载作用下梁柱结合面张开与闭合,以梁端耗能钢筋拉压耗能为主,预应力筋始终处于弹性工作状态。梁柱结合面的张开和闭合,提高了节点变形能力,也使得预制梁柱本身混凝土损伤减小,损伤主要集中在接缝周边部位。附录B中提供的压接装配梁柱节点弹塑性分析模型已经试验验证,能够很好地模拟梁柱结合面的开合行为且适合工程计算。

    与目前国内的“等同现浇”体系的罕遇设计规定相比,《规程》对结构整体分析量化计算及要求更高,并增加了罕遇地震预应力筋保持弹性的要求,更好的保证了“大震不倒”的要求。



    下期,我们将对《规程》中构件设计、连接设计、深化设计与构件制作、施工与验收等内容进行介绍。
    (未完待续)


    来源:中尊龙凯时技


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