喷射GFRP抗剪加固无筋砌体开洞墙片的有限元分析

论文摘要

砌体结构是一种古老的建筑结构型式,在房屋建筑结构中应用广泛。但是由于砌体结构材料的脆性性质,其抗剪、抗拉和抗弯强度均很低,因此砌体房屋的抗震能力较差,而我国又是一个多地震的国家,随着使用年限的增加和抗震设防标准的提高,砌体结构的抗震加固问题就显得日益突出。喷射玻璃纤维聚合物加固技术(Sprayed GFRP)是近些年来兴起的一种新的结构加固方法,因其具有质轻高强、施工便捷、耐腐蚀性及耐久性好,又不改变结构型式和建筑外观等优点,使得喷射玻璃纤维聚合物加固技术在混凝土结构领域的研究已有部分研究成果,但是在砌体结构加固领域的应用还未见相关报道。由于喷射玻璃纤维聚合物加固技术具有不改变结构型式和不影响建筑外观的优点,特别适用于历史文化古建筑的加固,本文对喷射玻璃纤维聚合物抗剪加固无筋砌体开洞墙片的有限元分析作了一些探索性研究,为该加固技术在砌体结构加固领域的应用及制订相关技术规程提供理论依据。本文首先阐述了砌体结构在我国的发展现状和现有的加固方法,重点介绍了喷射玻璃纤维聚合物加固技术在国内外的研究与应用现状。然后运用有限元软件ANSYS9.0对砌体墙和加固后砌体墙进行有限元分析,证实了本文所提出的分层式整体模型对砌体进行有限元建模分析的可行性;研究了喷射玻璃纤维聚合物对低强度砌体结构的抗震加固效果;对无构造柱带窗洞墙片加固前后的破坏形态、变形性能、极限承载力以及喷射玻璃纤维聚合物的受力特性进行了较全面的分析;分别比较了不同加固方案的加固效果,讨论了影响喷射玻璃纤维聚合物加固后墙体承载力提高的主要因素。通过本文有限元分析表明,本文所提出的分层式整体模型对砌体进行有限元建模分析较现有方法具有更好的精度;在地震作用下,采用喷射玻璃纤维聚合物加固方法能减小开洞对砌体墙整体性的削弱作用,有效提高低强度开洞砌体墙的抗震性能,在砌体结构加固领域具有广阔的应用前景。最后,本文对上述工作进行了较全面的总结,得出了一些有益结论,并提出了喷射玻璃纤维聚合物加固砌体结构需要进一步研究的问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 砌体结构概述
• 1.1.1 砌体结构的发展现状
• 1.1.2 砌体结构的特点
• 1.2 砌体结构加固
• 1.2.1 引言
• 1.2.2 砌体结构加固的方法
• 1.2.3 FRP加固砌体结构的研究现状
• 1.2.4 加固结构的受力特征
• 1.3 本文的研究背景与意义
• 1.4 本文的研究内容
• 第二章 喷射玻璃纤维聚合物加固技术的研究与应用
• 2.1 喷射玻璃纤维聚合物的材料性能与喷射工艺
• 2.1.1 关于纤维增强复合材料（FRP）
• 2.1.2 粘结材料性能
• 2.1.3 喷射工艺
• 2.1.4 喷射玻璃纤维聚合物加固法的优点
• 2.2 SGFRP加固砌体结构的可行性分析
• 2.3 GFRP加固技术在国外的研究与应用现状
• 2.4 GFRP加固技术在国内的研究与应用现状
• 2.5 本章小结
• 第三章 无筋砌体墙有限元建模方法研究
• 3.1 引言
• 3.2 采用不同建模方法的砌体墙片有限元模型
• 3.2.1 前言
• 3.2.2 试验原型试件概况
• 3.2.3 建立有限元模型和施加约束
• 3.2.4 单元类型的选取
• 3.2.5 材料性质与相关参数确定
• 3.3 有限元计算结果及分析
• 3.3.1 实心砌体墙模型的有限元分析及结果对比
• 3.3.2 开洞口砌体墙模型的有限元分析及结果对比
• 3.4 不同建模方法墙体有限元分析结果
• 3.5 本章小结
• 第四章 喷射玻璃纤维聚合物抗剪加固开洞口 砌体墙片的有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 不同加固方式开洞口墙片的有限元模型
• 4.2.1 设有水平接触单元的分层式整体有限元模型和材料参数
• 4.2.3 单元类型的选取和材料参数
• 4.3 加固墙片模型的有限元计算结果及分析
• 4.3.1 荷载-位移曲线
• 4.3.2 应力与裂缝分布特点
• 4.4 不同加固方式墙体模型的有限元结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者在攻读硕士期间发表的学术论文
• 致谢