组合墙加固框架结构抗震性能试验及抗侧刚度计算方法研究

摘要

鉴于现阶段我国量大面广的框架结构抗震性能不足及部分框架结构震损加固后可满足继续使用要求，并结合密肋复合板结构的理论体系，提出了组合墙应用于框架结构整体加固的方法。本文以试验研究、数值模拟与理论分析为主要方法，对组合墙加固框架结构的加固效果、加固影响因素、受力机理、抗震性能、弹性抗侧刚度模型等方面进行了研究，论文主要工作如下:
　　(1)通过1/2比例RC-力口气混凝土砌块组合墙、空框架、组合墙加固框架结构试件的低周反复加载试验，对比分析了组合墙、空框架、组合墙加固框架结构在低周反复荷载作用下的破坏过程、承载力、滞回特性、刚度退化、耗能能力、变形以及各构件钢筋的荷载-应变曲线，探讨了组合墙加固框架结构加固效益以及组合墙与空框架相互作用机理。
　　(2)通过对1/2比例2榀不同砌块布置方式的2肋梁5肋柱以及2肋梁3肋柱组合墙加固框架结构模型进行低周反复加载试验，分析2榀墙体的破坏形式、框格内砌块破坏形态和各构件钢筋的应力分布规律等，研究不同框格形式和砌块布置方式对组合墙加固框架结构抗震性能以及钢筋应力分布的影响。
　　(3)采用ABAQUS有限元软件建立组合墙加固框架结构的有限元模型，模拟试件在各阶段的应力分布情况，骨架曲线与刚度退化模拟结果与试验结果吻合较好。通过改变所建组合墙加固框架结构的ABAQUS有限元模型中肋格宽度与框格密集程度，分别模拟其在相同单调荷载作用下的骨架曲线，得出组合墙肋格宽度与框格密集程度对组合墙加固框架结构受力性能的影响，并根据模拟结果给出工程设计时合理的肋格宽度与框格密集程度的取值范围。
　　(4)结合RC-加气混凝土砌块组合墙的受力特点，并基于传统力学理论、复合材料力学原理，建立RC-力口气混凝土砌块组合墙在弹性阶段的刚度模型，研究空框架与组合墙相互作用机理以及组合墙加固框架结构抗震性能建立RC-力口气混凝土砌块组合墙加固框架结构的弹性抗侧刚度模型，并依据肋格宽度与框格密集程度对抗侧刚度的影响进行模型的修正。
　　通过试验研究、有限元分析以及理论研究，本文分析了组合墙加固框架结构的加固效益、相互作用机理、抗震性能影响因素，给出了组合墙加固框架中肋格宽度与肋格密集程度的合理取值范围，建立了弹性抗侧刚度计算模型。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 国内外加固技术

1．2．1 加固技术概述

1．2．2 框架结构加固研究现状

1．3 RC-加气混凝土砌块组合墙

1．4 组合墙加固框架结构加固技术的提出

1．4．1 框架结构加固现状分析

1．4．2 组合墙加固框架结构技术分析

1．5 本文主要研究内容

2 组合墙加固框架结构试验

2．1 引言

2．2 试验概况

2．2．1 试件设计

2．2．2 试件制作与养护

2．2．3 材料力学性能

2．3 试验方案

2．3．1 测试内容和测点布置

2．3．2 加载装置

2．3．3 加载制度

2．4 试验现象

2．4．1 KW-1试件

2．4．2 KW-2试件

2．4．3 KW-3试件

2．4．4 KW-4试件

2．4．5 试验现象分析

2．5 本章小结

3 组合墙加固框架结构试验结果分析

3．1 承载力

3．1．1 加固效果分析

3．1．2 不同框格形式分析

3．2 滞回特性

3．3 刚度退化分析

3．3．1 加固效果分析

3．3．2 不同框格形式分析

3．4 耗能分析

3．5 变形性能

3．6 应变分析

3．6．1 加固效果分析

3．6．2 不同框格形式分析

3．7 本章小结

4 组合墙加固框架结构有限元分析

4．1 概述

4．2 有限元分析模型的建立

4．2．1 单元的选取

4．2．2 材料本构模型

4．2．3 建模关键问题

4．3 有限元分析结果

4．3．1 2肋梁5肋柱组合墙加固框架结构(KW-3)

4．3．2 2肋梁3肋柱组合墙加固框架结构(KW-4)

4．3．3 有限元分析结果对比

4．4 不同肋格宽度对组合墙加固框架结构抗震性能的影晌

4．5 肋格密集程度对组合墙加固框架结构抗震性能的影响

4．6 肋格宽度与肋格密集程度综合分析

4．7 工程设计时肋格宽度与框格密集程度的建议取值

4．8 本章小结

5 组合墙加固框架结构弹性刚度计算模型

5．1 组合墙弹性常数

5．1．1 等效法

5．1．2 复合材料法

5．2 组合墙弹性刚度模型

5．2．1 弹性常数取值简化

5．2．2 组合墙弹性抗侧刚度公式

5．2．3 组合墙弹性刚度公式验证

5．2．4 外框架弹性刚度验证

5．3 组合墙加固框架结构弹性刚度计算模型

5．4 抗侧刚度影响因素分析

5．4．1 肋格宽度

5．4．2 肋格密集程度

5．5 刚度影响系数的确定

5．6 抗侧刚度模型的验证

5．7 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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