老旧框架节点静载与抗震性能的退化研究

发布时间：2020-07-11 10:26

【摘要】：改革开放以来,混凝土结构框架体系得到了广泛的应用,然而随着时间的推移,我国大部分框架结构已步入老旧退化阶段,各种原因引起了钢筋锈蚀,从而导致承受荷载与抗震的能力均发生退化,而在框架结构中节点是受力最为敏感的部位。因此,混凝土框架结构节点的老化问题越来越受到世界各国学术结构、学者和工程技术人员的重视。在这些老旧建筑房屋的施工过程中,框架节点核心区箍筋少放漏放的质量事故屡有发生。本文立足于这一工程实际情况,针对不同钢筋锈蚀率的框架节点进行了静载与抗震性能的退化模拟研究。本文采用理论分析与数值模拟相结合的方法,研究了不同轴压比和钢筋锈蚀程度不同的框架节点分别在单调荷载和低周往复荷载作用下,强度、延性、刚度、耗能能力等方面的退化。采用ABAQUS有限元分析软件,建立了锈蚀钢筋混凝土节点核心区未配置箍筋的框架节点模型,钢筋锈蚀采用对钢筋周边混凝土施加径向位移荷载的方法模拟,最终得到了老旧框架节点的荷载-位移曲线、滞回曲线、骨架曲线等,观察了节点的应力云图,分析了钢筋锈蚀程度和轴压比对节点力学性能和抗震性能的影响,以及随钢筋锈蚀率和节点轴压比的增大,老旧框架节点强度、延性等性能的退化规律。结果表明：钢筋锈蚀率是影响构件力学性能和抗震性能的重要因素。钢筋锈蚀导致老旧框架节点受单调荷载作用时的极限承载力与极限位移损失严重,节点的强度在锈蚀初期便表现出明显的退化趋势,且导致节点的延性降低,节点由破坏前有明显征兆的延性破坏变为突然发生的脆性破坏。钢筋锈蚀也导致老旧框架节点受低周往复荷载作用时的极限承载力与极限位移损失较大,钢筋严重锈蚀时,节点的强度退化近50%,同时构件的刚度也迅速下降,节点的抗震性能损失巨大。通过节点在单调荷载和低周往复荷载下受力情况的对比,认为适当的轴压比大小有利于节点的力学性能和抗震性能,过小的轴压比使节点的强度发挥不出来,而过大的轴压比导致结构过早的破坏,本文中轴压比参数取为0.2、0.4、0.6,其中轴压比0.4在节点的强度、刚度、延性等方面均表现出优势。
【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】：TU375.4;TU352.11
【图文】：

情况,建造年代,城乡结合,联系紧密

移城乡结合处或者农村，建设时未考虑抗震要求。逡逑统计２００８年巧川地震时的震害情况可（＾；１发现建筑物的破坏情况与建造年代联系紧密，逡逑建造年代越久远在地震中破坏越严重Ｗ，如图１．１。逡逑６０％邋Ａ邋Ｉ逦Ｉ可Ｗ使用加固后使用国Ｊ`牵桑却茫纾砹⒓床鸪危垮义希担埃ュ危义希矗冲义希矗埃ュ吻蓵諅逡逑ｍ邋＾逦３５邋３３逡逑３。％灥W ｍ邋Ｉ邋Ｉ逡逑２00／。灥W 邋灥ｎｉｉ邋ｉｉ６邋Ｉ逡逑１９７８前逦１９７９－１９８８逦１Ｓ＞８９－２００１逦２００２后逡逑图１．１地震震害情况逡逑Ｆｌｇ．１．１邋Ｔｈｅ邋ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ邋ｄｉｓａｓｔｅｒ邋ｓＵｕａｔｉｏｎ逡逑

钢筋图,框架节点,钢筋,情况

二是降低了结构的刚度，增大了变形，甚至使溜凝王保护层剥落，影响了正常使用；＝是逡逑降低了结构的延性，甚至改变其破坏形态，从而导致伤亡事故。由于钢筋诱蚀最终导致结逡逑构的破坏在国内外都造成了巨大的经济损失。图１．２为框架节点钢筋绣蚀情况。逡逑幽ｌｉ瞳＾逡逑图１．２框架节点钢筋诱蚀情况逡逑Ｆｉｇ．１．２邋Ｔｈｅ邋ｃｏｒｒｏｓｉｖｅ邋ｓｔｅｅｌ邋ｏｆ邋杆ａｍｅ邋ｎｏｄｅ逡逑钢筋诱蚀导致结构发生破坏已成为世界性问题。美国栋准局（ＮＢＳ）邋１９７５年的调查Ｗ表逡逑明，美国全年各种因腐蚀造成的损失为７００多亿美元，其中混凝±中钢筋诱蚀造成的损失逡逑约占４０％；日本每年大约有２１．４％的钢筋混凝止结构损坏是因钢筋镑蚀引起的，仅用于房逡逑屋结构维修的费用即达到４００亿日元；英国在１９７４—１９８９年间混凝止维修费达到４５００万逡逑英镑，在１９９０—２００５年间费用增加到１．２亿英镑Ｗ。逡逑同样在我国的建筑中，由于钢筋镑蚀导致结构失效的问题也十分严重。据国家统计局逡逑１９８６年统计，由于混凝止结构的老化加上发生施工质量事故，使得溜凝止结构中１／３存在逡逑着不同的问题。南方地区夏季炎热多雨、冬季温暖湿润，结构经常处于干湿交替的环境下，逡逑北方地区结构要承受反复冻姞的考验，往往不到３０￣＾０年就出现钢筋诱蚀引起的结构耐逡逑久性能降低。１９７９年到１９８０年期间

胀裂,情况,混凝,产物

其中考虑了诱蚀产物进入混凝±诱胀裂缝内部的情况。逡逑混凝止保护层完全镑胀开裂时的诱蚀深度分成了两部分计算，即不考虑镑蚀产物进入逡逑裂缝时，如图２．１（ａ），混凝主保护层完全镑胀开裂所需的钢筋诱蚀深度和考虑铸蚀产物逡逑进入裂缝，并将裂缝面积角形计算时，如图２．１（ｂ）所需的钢筋镑蚀深度逡逑

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