预制结构抗震体系研究(PRESSS)介绍及其发展

预制结构抗震体系研究(PRESSS)介绍及其发展

PREcast Seismic Structural System PRESSS)是上世纪90年代由著名的地震工程学者Nigel Priestley领导的关于预制结构抗震性能评估与设计的研究计划。提起Prof. Priestley,大家并不陌生,其广博而精湛的地震工程研究给后人提供了众多的参考。Prof. Priestley曾于1987-2000年间任教于University of California, San Diego,但后来还是回到了自己求学并最早工作的新西兰University of Canterbury,并于2014年离世。为缅怀自第15届世界地震工程大会(15WCEE2012)召开以来去世的三位著名地震工程学者Vitelmo Bertero, Ray CloughNigel Priestley,在20171月智利即将召开的16WCEE上将特意为他们举办纪念活动。


今天,我们将从以下几个方面对PRESSS进行解读:

1. PRESSS简介

2. PRESSS的典型节点构造

3. PRESSS在中、高层结构中的应用

4. PRESSS结构在地震中的表现


1. PRESSS简介

PRESSS是美日研究者针对预制钢筋混凝土结构抗震性能的合作研究。当时之所以要启动这个研究计划,主要是因为研究者们认为预制装配式结构是未来发展的方向之一,但是相关的研究并不广泛,在高烈度地区缺乏先进高效的预制结构体系。PRESSS计划主要研究不同烈度地区预制结构的抗震性能和设计方法,同时寻找和发展新的预制结构设计概念、技术和建造材料。

预制结构的设计主要分为两类:strong connectionductile connection。前者是常见的强节点设计方法,保证了预制节点完好,其设计方法可等同于常规的结构设计。而ductile connection则是PRESSS计划的研究内容。整个研究计划分为三个阶段,内容涉及概念设计、试验研究、数值方法和设计方法,高校是研究主体,而工业界也起到了至关重要的作用(后来Priestley曾说,PRESSS之所以能够成功,工业界的资金支持和建议不可或缺)。


2. PRESSS的典型节点构造

PRESSS计划针对结构构件提出了多种装配形式,其中采用后张预应力连接可以实现构件的自复位能力,通过交接面处预设缝隙的张合减少构件的损伤。该技术通常与耗能构件相结合,形成混合体系Hybrid system),滞回曲线最终表现为旗帜型(Flag-shape)。PRESSS计划最终采用该技术完成了一5层大型RC剪力墙结构的试验。






http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/y … qX03Q/0?wx_fmt=jpeg); background-attachment: scroll; background-size: auto; background-position: 0% 0%; background-repeat: repeat;” data-width=”100%”>3. PRESSS在中、高层结构中的应用位于旧金山的39层Paramount Building是在地震区采用PRESSS技术的最高预制结构(在周边框架采用)。该楼高达128m,曾是旧金山最高的建筑(2002-2008年间)。





惠灵顿维多利亚大学的Alan MacDiarmid Building是新西兰建造的第一个PRESSS混凝土结构。该结构在梁柱节点处和墙体底部设置多种耗能装置,为后张预应力框架剪力墙结构体系。由于其创新性,Alan MacDiarmid Building获得2009NZ Concrete Society Supreme Award




梅西大学惠灵顿校区的新College of Creative Arts building是第一个采用PRESSS技术的木结构与RC剪力墙混合的建筑。



新西兰ChristchurchForte Health Medical Centre是第一个采用PRESSS技术的钢结构建筑。





4. PRESSS结构在地震中的表现

20112月新西兰Christchurch地震中大量传统RC结构遭到严重的破坏,剪力墙结构也未幸免。但是一些采用新型结构体系(Advanced seismic resisting RC systems)的建筑却表现出了预期的良好抗震性能,比如采用隔震技术的Christchurch Women’s Hospital和采用PRESSS技术的Southern Cross HospitalSouthern Cross Hospital位于新西兰南岛,建于2010年,为后张预应力框架剪力墙结构。在本次地震中,该结构东西方向有明显的瞬时变形,南部的联肢剪力墙顶部交界处有少量混凝土保护层的压碎,计算分析表明该结构在本次地震中的瞬时层间位移角超过2.5%。但是由于采用了PRESSS技术,结构具备自复位能力,震后结构的损伤仅为minor/cosmetic level of damage,整个医疗设施正常运行。





主要参考文献

Priestley M J N. Overview of PRESSS research program [J]. PCI journal, 1991, 36(4): 50-57.

Priestley M J N. The PRESSS Program-Current Status and Proposed Plans for Phase [J]. PCI journal, 1996, 4(2): 22-40.

Englekirk R E. Design-construction of The Paramount: a 39-story precast prestressed concrete apartment building [J]. PCI journal, 2002, 47(4): 56-71.

Pampanin S. Emerging solutions for high seismic performance of precast/prestressed concrete buildings [J]. Journal of Advanced Concrete Technology, 2005, 3(2): 207-223.

Taochun Yang
Author: Taochun Yang

佐雍得尝,与众分享,收获快乐!

Related Posts

发表回复