增大柱截面与碳纤维复合节点加固技术研究

发布时间：2019-09-24 14:19

【摘要】：在当今大力发展提倡能源节约型社会,人们的环保意识已加强,节能建筑得到大力支持与发展。对既有老旧建筑物进行适当加固改造是以经济的技术手段对既有建筑物,包括老旧建筑物进行延长或改善其使用功能,以不断适应人类社会的发展。能够有效地节约资源,减少工程垃圾带来的环境污染,对缓解日益紧张的城市用地矛盾有着重要的经济和社会效益与意义。节点作为框架结构中连接梁柱的重要部分,不仅承担着传递和分配内力的作用,还保障了建筑结构的整体性与稳定性。通过采取各种措施对节点薄弱或受损部位加固,提高其力学性能,使结构满足使用要求及抗震防灾的要求,在实际工程应用中具有良好而广泛的应用前景。由于现有的常用的加固方法各有利弊,为了更好地应用于工程实际,本新型加固技术采用增大柱截面与碳纤维复合来实现对钢筋混凝土梁柱节点的加固。本文在查阅国内外有关钢筋混凝土框架结构试验研究和分析成果的基础上,以框架梁柱十字形核心区少配箍筋的弱节点为研究对象,用现有的非线性有限元分析软件ABAQUS对框架节点建立非线性有限元模型。在三组不同轴压比(0.3,0.45,0.6)下,每组分别建立1个对比构件和8个不同方案加固,共27个构件。分别采用增大柱截面加固法、CFRP加固法和新型的增大柱截面与CFRP复合加固法,其中增大柱截面加固法分为是否在增大柱核心区加箍筋两种方案,CFRP加固法分为是否在核心区粘贴碳纤维布两种加固方案,复合加固法的构件设计中也都将这两种因素变量考虑在内。采用单调静力加载方式,在柱顶施加恒定的轴心压力,柱上下端采用铰支座以限制其水平位移,在梁两端反对称同步施加竖直集中荷载。结果表明,八种加固方案除单一粘贴碳纤维加固方案外都改变了构件的破坏性质,构件由脆性破坏变为延性破坏,构件极限承载、刚度及变形能力均有所提高。相对于单一增大柱截面加固和单一碳纤维加固,采用复合加固方案的构件的极限承载力提高显著,即使是在节点核心区没有加配箍筋和粘贴碳纤维的方案也提高显著,改善了单一粘贴碳纤维构件在达到极限荷载后承载力明显下降的情况。几种复合加固节点方案对构件的刚度提高都很显著且刚度退化平稳。对于构件的位移延性系数,采用复合加固法的提高程度要明显高于两种单一加固的提高程度之和。未加固的构件在轴压比偏大时承载力明显下降,而粘贴碳纤维能使之明显改善,且随轴压比增大构件承载力稍有提高,对于复合加固中需在核心区粘贴碳纤维。
【图文】：

节点,受力,机制,混凝

￥｝逦Ｃｉｉｉ逡逑图２．１节点核私区受力逦图２．２斜皮杆机制逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｔｈｅ邋ｆｏｒｃｅ邋ｏｆ邋ｃｏｒｅ邋ａｒｅａ逦Ｆｉｇ．２．２邋Ｔｈｅ邋ｏｂｌｉｑｕｅ邋ｌｅｖｅｒ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ逡逑在构件节点核也受力区所受到的剪力达到极限受剪承载力Ｑｍａｗ的大约７０％，核也区逡逑会同时存在着非常强烈的斜拉和斜压的共同作用，此时混凝±节点核也区会突然出现宽度逡逑大约为０．１１？０．１３邋ｍｍ的贯通式裂缝，缠筋所收到的内力会变得强烈，甚至有的链筋会进逡逑入屈服节点，同时节点核也区的抗剪刚度会显著降低，节点核屯、区进入通裂阶段。节点核逡逑也区的剪力此时通过钢筋混凝±间的粘结应力来传递，剪力由混凝±和湿筋协调承担，直逡逑至梁柱的纵横湿筋为拉杆的机构，裂缝间的混凝止满足斜压杆的巧架传力方式，如图２．３逡逑所示。节点核也区的受力特点是既有沿梁方向的猫筋约束，又有密集的沿柱方向的湿筋的逡逑约束

机制,组合体,节点

逦逦逡逑￥｝逦Ｃｉｉｉ逡逑图２．１节点核私区受力逦图２．２斜皮杆机制逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｔｈｅ邋ｆｏｒｃｅ邋ｏｆ邋ｃｏｒｅ邋ａｒｅａ逦Ｆｉｇ．２．２邋Ｔｈｅ邋ｏｂｌｉｑｕｅ邋ｌｅｖｅｒ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ逡逑在构件节点核也受力区所受到的剪力达到极限受剪承载力Ｑｍａｗ的大约７０％，核也区逡逑会同时存在着非常强烈的斜拉和斜压的共同作用，此时混凝±节点核也区会突然出现宽度逡逑大约为０．１１？０．１３邋ｍｍ的贯通式裂缝，缠筋所收到的内力会变得强烈，甚至有的链筋会进逡逑入屈服节点，同时节点核也区的抗剪刚度会显著降低，节点核屯、区进入通裂阶段。节点核逡逑也区的剪力此时通过钢筋混凝±间的粘结应力来传递，，剪力由混凝±和湿筋协调承担，直逡逑至梁柱的纵横湿筋为拉杆的机构，裂缝间的混凝止满足斜压杆的巧架传力方式，如图２．３逡逑所示。节点核也区的受力特点是既有沿梁方向的猫筋约束，又有密集的沿柱方向的湿筋的逡逑约束
【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU398.9

【参考文献】