Research on Influence of Construction error on the Seismic Behavior of Frame Joints

摘要

框架节点是钢筋混凝土框架结构中梁与柱相交的部位。框架结构节点的强度和抗震性能直接影响着结构的整体性，是框架结构的重要组成部分。从历史上多次世界地震的灾害调查中可以发现，钢筋混凝土框架结构在地震作用，由于节点的破坏而导致房屋破坏或倒塌占很大部分比例。因此对节点抗震性能的研究具有重要的意义。本文在阅读了大量的国内外相关文献的基础上，针对现阶段施工误差对节点抗震性能研究较少的情况下，选取施工误差作为主要参考因素，通过进行钢筋混凝土框架节点低周反复荷载试验，研究施工误差对框架节点抗震性能的影响，最后对受损节点进行碳纤维加固，研究其加固后的性能，具体内容包括:(1)简要介绍框架节点的受力机理以及各种破坏形态，简单描述影响框架节点抗震性能的主要因素;(2)对框架节点抗震性能试验提出完整的试验方案，通过6根钢筋混凝土框架节点试验，分析不同构件的强度、刚度、延性及耗能情况等，研究施工误差对框架节点抗震性能的影响，以及进行碳纤维加固后对节点抗震性能的影响;(3)在试验的基础上，利用有限元分析软性ANSYS建立框架节点在低周反复荷载作用下的有限元模型，与试验结果进行对比分析，得到相应结论。
　　 试验与有限元分析结果表明:(1)截面尺寸误差对框架节点在低周反复荷载作用下的抗震性能有一定影响，正误差试件在强度、刚度、强度退化和刚度退化等方面均好于负误差试件，不过从延性和耗能等抗震性能上又不如负误差试件;(2)碳纤维加固受损试件的主要效果是改变节点破坏形式，改善其强度退化、刚度退化及耗能等抗震性能，而对其承载力、刚度及延性的加强作用不大。
　　 本文通过试验和有限元分析，研究了施工误差对框架节点抗震性能的影响，以及其碳纤维加固后的性能。其试验结果为后期的框架节点抗震性能研究提供了一定的理论基础和试验数据，研究成果具有一定的实用价值。

目录

Original Creation Statement

摘要

ABSTRACT

Content

LIST OF FIGURES

LIST OF TABLES

CHAPTER 1 INTRODUCTON

1．1 Research Frame Work

1．1．2 Frame seismic performance research

1．2 Frame joints Carbon fiber reinforced [CFRP]

1．3 Problems of frame joints during of experimental study

1．4 Thesis Main Contents

CHAPTER 2 Study Method of Seismic Frame Joints

2．1 Seismic test methods overview

2．2 Test purpose

2．3 Design and production of specimen

2．3．1 Design of specimen

2．3．2 Specimen production

2．4 Test device

2．5 Test loading system and specimen to determine the yield and failure points

2．5．1 Test loading system

2．5．2 Determination of yield point and damage(failure)of the specimen

2．6 Experimental test content and sensor arrangement

2．7 Summary

CHAPTER 3 Result Analysis of Frame Joints

3．1 Specimen’s failure Mechanism

3．1．1 Failure process of SJ-1 Specimen

3．1．2 Failure process of Specimen SJ-2

3．1．3 Failure process of Specimen SJ-3

3．1．4 Damage process of the SJ-4-SJ6 Specimens

3．2 Analysis of the Test results

3．2．1 Hysteresis curve and skeleton curve

3．2．2 Strength degradation and stiffness degradation

3．2．3 Ductility

3．2．4 Energy dissipation capacity

3．2．5 Strain analysis

3．3 Summary

CHAPTER 4 Finite Element Analysis Results

4．1 Finite element analysis for concrete structure

4．2 ANSYS model for reinforced concrete

4．2．1 Select concrete element

4．2．2 Selection of the steel element

4．2．3 Plate Element Selection

4．2．4 Selection of CFRP element

4．2．5 Establishment of the finite-element model

4．2．6 Finite-element calculation convergence control

4．3 Finite element method analysis

4．3．1 Nodal failure process

4．3．2 Load-displacement curve

4．3．3 Analysis of Stress-strain

4．4 Summary

CHAPTER 5 CONCLUSION

5．1 Conclusions

5．2 Recommendation for Further Studies

REFERENCES

ACKNOWLEDGMENT