钢筋混凝土框架节点加固试验研究

论文摘要

国内建筑行业经过几十年的高速发展已经有大量的建筑物进入了“中老期”,而部分建筑物由于不规范施工与不合理使用导致建筑结构老化现象严重,承载力下降。框架节点是建筑物最重要的受力部分,在地震等灾害影响下容易发生脆性破坏,因此框架节点加固一直是加固研究的一个重点。但由于框架节点属于一个较复杂的结构,其复杂的结构形态和受力关系制约着节点加固的研究发展,学者对框架节点加固效果的各种争议也较大。本次试验设计了一套新的加固框架节点方案,为避开在节点核心区直接作业,采用在节点区安装体外交叉钢筋的方法来加固框架节点;通过改变结构的受力体系,达到节点加固的目的。为研究加固节点的各项性能,采用试验研究和理论分析相结合的方法,对加固后的框架节点从耗能性能、抗剪性能等方面进行了分析和研究。试验制作了3个尺寸、配筋率和配箍率均相同的钢筋混凝土框架,对其中两个试件采用不同的方式加固,试验时在柱端施加恒定的轴向力,梁自由端施加低周反复荷载,详细地考察了各试件梁端荷载—位移关系、裂缝、破坏方式和钢筋的应变变化等内容。在对试验结果整理分析后,本文对比研究了各试件的开裂荷载、屈服荷载和极限承载力、梁端荷载—位移滞回曲线及其包络线特征、延性和耗能性能等。试验结果表明:采用体外交叉钢筋加固后的框架其承载力和耗能能力明显提高,裂缝出现变晚,且更加分散,说明框架加固后可以有效降低外力对节点的作用,对节点起到了改善性能的作用。在试验研究的基础上,综合已有的研究成果,本文从理论上分析了加固后框架节点的抗剪承载力,推导了计算公式。理论分析的结果与试验结果的吻合较好。同时,还研究了节点区加固的影响因素,使加固设计和研究更具有针对性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究现状综述
• 1.3 现有的混凝土结构加固技术
• 1.3.1 结构加固的常用方法
• 1.3.2 节点加固的常用方法
• 1.4 框架节点加固的思考及本文的主要研究工作
• 1.4.1 节点加固的思考
• 1.4.2 本文研究的主要内容
• 第2章 框架节点加固试验
• 2.1 试验目的
• 2.2 试验方案和内容
• 2.2.1 试验方案
• 2.2.2 试验内容
• 2.3 构件的设计和制作
• 2.3.1 材料
• 2.3.2 构件几何尺寸及配筋
• 2.4 构件的加固
• 2.4.1 加固材料
• 2.4.2 粘贴碳纤维布、植筋及角钢安装的工艺要求
• 2.4.3 加固方法
• 2.5 实验仪器和测点布置
• 2.5.1 测试仪器
• 2.5.2 测点布置
• 2.5.3 加载方案
• 2.5.4 测量内容
• 2.6 试验结果与分析
• 2.6.1 构件的加载过程及现象
• 2.6.2 各构件节点核心区开裂荷载
• 2.6.3 承载力分析
• 2.6.4 荷载一挠度滞回曲线与骨架曲线
• 2.6.5 延性和刚度
• 2.6.6 节点吸能、耗能分析
• 2.6.7 应变分析
• 2.7 主要试验结论
• 第3章 框架节点加固的理论分析
• 3.1 节点核心区受力机理
• 3.2 节点的破坏类型
• 3.3 节点的失效方式
• 3.4 基本假定和材料的本构关系
• 3.4.1 基本假定
• 3.4.2 材料的本构关系
• 3.5 框架节点核心区的计算及分析
• 3.5.1 未加固节点核心区水平剪力的计算
• 3.5.2 主加固方式加固的节点抗剪承载力推导
• 3.5.3 复合加固的节点核心区抗剪承载力推导
• 3.6 试验值与理论值的对比分析
• 3.7 影响加固效果的因素分析
• 第4章 结论及展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间所发表的学术论文目录