聚丙烯纤维增强异形柱框架抗震性能试验研究与理论分析

论文摘要

混凝土异形柱框架结构由于良好的建筑功能而得到广泛的工程应用。但是在八度区工程应用中,由于异形柱截面薄弱导致抗震性能较差,从而限制了其结构高度。本文针对异形柱框架结构首层柱底和节点薄弱现象,以聚丙烯纤维进行局部增强,完成聚丙烯纤维局部增强异形柱框架抗震性能试验研究和理论分析,研究纤维在改善异形柱结构抗震性能上的增强作用,为聚丙烯纤维在异形柱结构中的工程应用提供依据,具体研究工作如下:以实际工程中八度区六层异形柱住宅为背景,取其中一榀框架的1/3模型,对其一、二层节点和柱脚进行局部聚丙烯纤维加固,并进行低周反复荷载作用下的抗震试验研究。从试验框架的破坏现象、出铰机制、承载能力和延性、滞回特性以及耗能能力等方面进行研究,研究表明:试验框架属于梁铰破坏,其初始刚度较大,承载能力较高;最终破坏时,结构具有较好的延性和耗能能力,其抗震性能良好。将局部聚丙烯纤维增强异形柱框架与普通混凝土异形柱框架的拟静力试验结果进行对比,研究纤维在改善异形柱框架薄弱部位进而对于整个异形柱框架的增强效果。研究表明,聚丙烯纤维对于异形柱框架开裂、承载能力、滞回特性、延性和耗能等抗震性能均有不同程度提高和改善,纤维可以改善异形柱薄弱部位,其增强效果明显。采用大型设计分析软件SAP2000分别对普通异形柱框架和局部纤维增强异形柱框架建模进行静力弹塑性分析,进一步研究异形柱框架的抗震性能,对试验进行辅助分析。在静力弹塑性分析的基础上,考虑基于性态(性能)的设计思想,采用能力谱方法确定性能点,对局部纤维增强框架的抗震性能进行评定。结果表明:纤维增强异形柱框架在多遇地震与罕遇地震作用下均具有良好的抗震性能。在上述研究的基础上,提出了异形柱结构的工程设计建议。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 异形柱结构的优点与问题
• 1.3 异形柱结构研究现状及发展趋势
• 1.4 聚丙烯纤维混凝土的若干研究
• 1.5 本文的主要研究内容
• 第二章 纤维增强异形柱框架抗震性能试验
• 2.1 工程结构抗震试验概述
• 2.2 异形柱框架试验背景研究
• 2.3 模型试验设计制作
• 2.4 试验加载装置设计
• 2.5 试验的观测计量
• 第三章 纤维增强异形柱框架抗震性能试验研究与分析
• 3.1 试验过程分析
• 3.2 恢复力曲线分析
• 3.3 延性分析
• 3.4 耗能能力
• 3.5 本章小结
• 第四章 纤维增强作用对比分析与研究
• 4.1 试验破坏过程对比分析
• 4.2 塑性铰对比分析
• 4.3 承载能力、位移和延性对比
• 4.4 恢复力特性对比
• 4.5 耗能能力对比分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 纤维增强异形柱框架静力弹塑性分析和抗震性能评价
• 5.1 静力弹塑性分析基本理论
• 5.2 SAP2000 分析模型建立
• 5.3 PUSHOVER 分析与拟静力试验结果对比
• 5.4 纤维增强框架性能点分析和抗震性能评价
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 结论
• 6.2 工程设计建议
• 6.3 研究展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况
• 致谢