CFRP加固震损非延性RC框架抗震性能评定

发布时间：2020-05-17 09:57

【摘要】：部分钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)框架结构是根据以往的抗震设计规范设计和建造的,或未考虑地震作用,或抗震设防水平较低,在地震作用下表现出不充分的延性,称这类结构为本文所研究的非延性RC框架。基于真实地震的调查研究普遍反映了非延性RC框架在震后多为轻度或中度损伤。显然,将这些轻度或中度损伤的房屋全部拆除重建会造成过大的经济负担。粘贴碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)加固方法有诸多优点,但是目前关震损非延性RC框架的CFRP抗震加固研究中,对加固前后结构各层抗震承载力处于何种水平及其增幅大小关注较少,而且没有通过层间位移角得出是否满足现行中国抗震设计规范要求的结论。针对上述问题,本文以缩尺试验为基础,结合有限元对足尺加固框架的抗震性能展开研究,主要研究内容如下:(1)设计了 1榀1/2缩尺两层两跨非延性RC框架子结构试件,通过拟静力试验模拟地震造成损伤,采用CFRP加固后再次进行拟静力试验。获得了加固前后框架的滞回曲线。加固后结构的滞回曲线更饱满,说明CFRP能提高震损非延性RC框架的耗能能力。(2)分析了加固前后框架的强度、刚度、延性和耗能等抗震性能。分析结果表明:加固后最大承载力提高了3.59%,说明CFRP加固对提高结构承载力影响有限;7度设防要求下最小延性系数为2.18,加固试件的平均位移延性系数(?)_△=2.81,超过了最小延性系数28.90%,说明其延性满足设防要求;加固试件极限状态等效粘滞阻尼系数(?)=0.136,满足一般RC框架结构(?)≥0.1这一要求,能达到一般RC框架结构的耗能水平。(3)基于损伤混凝土及CFRP加固损伤混凝土的本构模型,利用OpenSees实现CFRP加固震损非延性RC框架非线性滞回行为的有限元模拟,并通过与试验结果的对比,验证了模型的正确性。采用Pushover分析方法研究了 CFRP加固五层震损非延性RC框架(子结构的原型结构)倒塌失效模式,塑性铰发展顺序显示CFRP加固形成“强柱弱梁”模式提高了延性,从而防止结构突然倒塌。(4)通过能力谱法定评定了Ⅶ度设防要求的CFRP加固五层震损非延性RC框架的抗震性能。分析结果表明:在小震、中震和大震作用下,结构的最大层间位移角分别为0.0007、0.002和0.01394,满足现行抗震设计规范弹性层间位移角限值1/550(0.0018)、弹塑性层间位移角限值1/50(0.02)的规定。
【图文】：

原型结构,布里,平面

，足现行抗震设计规范要求，仍有必要进行试验研究。基于此目的，设计了邋１榀１／２逡逑缩尺两层两跨非延性ＲＣ框架子结构试件，通过拟静力试验模拟地震造成损伤，逡逑采用ＣＦＲＰ加固后再次进行拟静力试验。逡逑２．１试验方案逡逑２．１．１原型结构设计逡逑为满足非延性这一特点，综合考虑历史进程中规范与设计软件版本更迭差异，逡逑本文按照旧版规范［５５］采用ＰＫＰＭ设计了一个不考虑抗震设防的五层两跨的钢筋逡逑混凝土框架办公楼，此框架在本文中称为原型结构。原型结构主要设计参数如下：逡逑（１）主体结构设计使用年限为５０年；逡逑（２）基本风压：０．４０ｋＮ／ｍ２邋（５０年重现期）；逡逑（３）场地特征周期Ｔｇ＝０．３５秒，场地土类别为ＩＩ类，，不考虑抗震设防；逡逑（４）层高均为３．０ｍ共５层，结构主体高度１５．０ｍ，结构平面布置图２－１如所逡逑示，结构立面图如图２－２（ａ）所示；逡逑

模型图,原型结构,模型设计,配筋图

逑箍筋采用ＨＰＢ３００钢筋。逡逑根据ＳＡＴＷＥ分析计算结果，结合规范得到柱配筋图如图２－２（ｂ）所示，梁配逡逑筋图如图２－２（ｃ）所示。逡逑５Ｆ逡逑１５．０００、，逡逑｜｜逦■■＿■■■■＿■丨丨■■■■■＿■＿■ＩＩ逦＾逦４＾２０逡逑４Ｆ逦0逦Ｉ逡逑１２．０００邋１邋＾逡逑３Ｐ逦Ｉ逦１逦！逦§逦厂．逡逑９．０００逦ｉ逦．邋ｋ逦ｄ逡逑－ｓｚ＿邋１，逦１逦逡逑。。逦逦丨逦；逦，．３００邋＞逡逑２Ｆ逦８邋８邋Ｉ逡逑６．０００邋２邋ｃ逦＿逦（ｂ）截面邋ｌ－ｌ逡逑￣￣逦ＳＺ■？■■■逦１逦．．．＇逦邋逦逡逑0邋｜逦．逦逡逑ＩＦ邋Ｂ邋！逦丨逦！逦”逡逑８逦！逦１邋ｊ逦８逦？中邋１２eW00．逡逑ｉＱ．ＯＱＯ＾。；逦写邋／逡逑｜邋４０００邋Ｌ邋４０００邋：逦Ｊ．邋４００逦．逡逑Ｉ逦＾逦（ｃ）截面邋２－２逡逑？逦？逦？逡逑（ａ）立面图逡逑图２－２原型结构立面及配筋图逡逑２．１．２未加固模型设计逡逑未加固模型（试件）指的是震损前具有完好状态的非延性未加固的模型。在逡逑工程结构试验中，由于场地、设备、经济等客观因素，除去少量在原型结构上直逡逑接进行的检测性工程结构试验之外，模型试验这一种试验模式被广泛运用。这种逡逑试验模式中的模型在设计的时候以原型为对象，视实际情况科学地选取相似比，逡逑以这一具体比例将原型缩尺至模型。与原型结构相比，模型具有其主要甚至全部逡逑的结构特性。本文基于相似原理、量纲分析法对原型结构进行模型设计。其中相逡逑似原理要求模型不仅遵循几何相似
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU352.11;TU375.4

【相似文献】