粘钢加固混凝土框架中节点的非线性有限元研究

论文摘要

随着我国经济水平的发展、抗震设防分类标准及加固规范的更新与提高,加之汶川、玉树等大地震后,人们从心理上对结构安全性能要求的提高,现在越来越多的结构迫切地需要进行加固。其中不乏混凝土框架结构,而混凝土框架节点在结构传力过程中起着举足轻重的作用,所以对混凝土框架节点的加固进行研究具有很好的现实意义。本文在他人实验数据的基础上,就模拟地震作用受低周循环荷载的混凝土框架中节点进行粘钢加固前后做了ANSYS有限元数值模拟分析,并将数值模拟结果与实验数据进行了对比分析,在验证了有限元模型正确的基础上,通过改变加固钢材的厚度,建立了M1、M2、M3、M4四个模型,讨论了柱部加固角钢、梁上加固钢板、梁柱加固箍板对节点受力的影响,以及加固板厚对节点滞回曲线的影响;此外,通过改变轴力,建立了加固与未加固两组模型,每组模型包括轴力为200kN、400 kN、600 kN的三个模型,对比分析了轴力对节点耗能的影响,得出了一些有益的结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 混凝土框架节点抗震加固的必要性和意义
• 1.2 节点加固的常用方法
• 1.3 粘钢加固法
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 国外粘钢加固钢筋混凝土结构的研究现状
• 1.4.2 国内粘钢加固钢筋混凝土结构的研究现状
• 1.5 粘钢加固钢筋混凝土结构有限元分析的意义
• 1.6 本课题研究的工作
• 2 粘钢加固框架节点的理论基础
• 2.1 混凝土框架节点的破坏形式
• 2.2 混凝土框架节点核心区抗剪机理的力学模型
• 2.3 节点抗震性能评价
• 2.4 钢筋混凝土框架节点抗剪强度的影响因素
• 2.5 影响粘钢加固性能的主要因素
• 3 粘钢加固框架节点的试验研究
• 3.1 试验概述
• 3.2 实验模型所选材料及属性
• 3.2.1 混凝土
• 3.2.2 钢筋
• 3.2.3 钢板及角钢
• 3.3 梁柱中节点试件的设计
• 3.3.1 梁柱中节点试件的尺寸及配筋
• 3.3.2 梁柱中节点试件的粘钢加固
• 3.4 试件的加载制度
• 4 粘钢加固框架节点的有限元模型的建立
• 4.1 ANSYS 简介及其应用
• 4.2 粘钢加固节点材料的本构关系
• 4.3 基于ANSYS 有限元分析所选取的单元
• 4.4 粘钢加固框架节点的有限元模型的建立
• 5 粘钢加固混凝土框架节点有限元求解与分析
• 5.1 粘钢加固混凝土框架节点的有限元求解边界条件的确定
• 5.1.1 加载制度
• 5.1.2 求解设置
• 5.2 轴力为400kN 的粘钢加固混凝土框架节点的有限元分析
• 5.2.1 有限元模型与试验模型的对比
• 5.2.2 加固前应力应变分析
• 5.2.3 加固后应力应变分析
• 5.2.4 加固前后应力应变对比分析
• 5.3 不同厚度加固钢板应力应变对比分析
• 5.4 不同轴力下加固前后滞回曲线对比分析
• 6 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在读硕士学位期间发表的论文