FRP加固非延性钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

摘要

历次灾害表明，钢筋混凝土框架结构的延性不足是结构产生严重破坏和倒塌的主要原因。采用纤维增强复合材料FRP（Fiber Reinforced Plastics）对此类结构进行加固，可以提高结构的延性和耗能能力，改善结构的抗震性能。因此，本文以非延性钢筋混凝土框架结构为研究对象，以解析地震易损性分析方法为研究工具，以评价和优化FRP加固方案为研究目的，对采用不同FRP加固方案的非延性RC框架结构的抗震性能进行了系统的研究。主要研究内容如下：
　　（1）通过PKPM软件采用旧的抗震设计规范，设计了不同高度的非延性RC框架结构。基于弹塑性静力分析和弹塑性动力时程分析，评价结构的延性和耗能能力，并确定结构的薄弱层出现位置，为确定FRP加固方案提供依据。
　　（2）设计三种FRP加固方案。基于OpenSees有限元分析平台建立加固前后结构的有限元模型，通过弹塑性静力分析和弹塑性动力时程分析，从确定性的角度分析不同加固方案对结构抗震性能的影响。采用FRP对钢筋混凝土框架结构进行加固时，FRP主要影响结构在非线性阶段的性能，当结构处于弹性阶段时，FRP发挥的作用很小。
　　（3）选择Sa为地震动强度参数，最大层间位移角θmax为地震需求参数，采用云图法对FRP加固前后的结构进行概率地震需求分析，在分析中考虑了地震动的不确定性。发现在相同的地震水准下，FRP加固对结构的最大位移反应影响很小，即FRP加固并不能降低结构的地震需求。
　　（4）基于结构的Pushover曲线，采用整体损伤的控制原则，对FRP加固后的结构进行了抗震能力分析，确定了结构在各个极限状态下的层间位移角限值。根据概率地震需求分析和抗震能力分析的结果，采用解析的方法获得了FRP加固前后的地震易损性曲线，从概率的角度定量的评价了本文所采用的三种FRP加固方案。
　　（5）针对非延性钢筋混凝土框架结构最为严重的抗倒塌问题，采用基于IDA的倒塌易损性分析方法，对采用不同FRP加固方案结构的抗地震倒塌能力进行了定量的分析。为了更好的说明采用FRP加固对结构抗倒塌能力的提升程度，以提高结构的抗倒塌能力为目标，对非延性RC框架进行了重新设计，并将FRP加固后结构的抗倒塌能力与新结构的抗倒塌能力进行分析比较，明确了采用FRP加固对结构的抗倒塌能力的提升水准。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 课题的背景与研究意义

1.2 国内外相关研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 非延性RC框架结构设计及抗震性能分析

2.1 引言

2.2 非延性钢筋混凝土框架结构设计

2.3 基于OpenSees的有限元建模

2.4 未加固结构抗震性能分析

2.5本章小结

第3章 FRP加固方案设计及加固前后抗震性能比较

3.1 引言

3.2 FRP约束混凝土本构模型

3.3 FRP加固方案设计

3.4 FRP加固RC结构的OpenSees建模

3.5 FRP加固前后抗震性能的分析比较

3.6 本章小结

第4章 基于地震易损性的非延性RC框架FRP加固方案评定

4.1 引言

4.2 概率地震需求分析

4.3 结构的抗震能力分析

4.4 地震易损性的解析函数

4.5 地震易损性分析

4.6 本章小结

第5章 基于易损性的FRP加固非延性框架抗地震倒塌能力评定

5.1 引言

5.2 IDA分析基本原理

5.3 FRP加固结构的IDA分析

5.4 结构设计方案的IDA分析

5.5 加固方案与设计方案比较

5.6 本章小结

结论与展望

参考文献

声明

致谢