FRP筋混凝土框架結(jié)構(gòu)振動臺試驗設(shè)計及抗震性能分析.pdf

1、目前，國內(nèi)外FRP(Fiber Reinforced Polymer)筋混凝土結(jié)構(gòu)方面的研究主要集中在構(gòu)件方面，有關(guān)FRP筋混凝土框架整體抗震性能方面的研究較少。而且對FRP筋混凝土框架的抗震性能的研究多采用擬靜力試驗方法及有限元分析，缺少動力方面的研究分析。因此，開展FRP筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在地震等動荷載作用下的抗震性能的研究非常必要。振動臺試驗方法是結(jié)構(gòu)抗震試驗方法中最直接有效的動力試驗方法，它可以真實地再現(xiàn)地震過程，用以研究結(jié)構(gòu)的地

2、震反應(yīng)、破壞機(jī)理、抗震性能等，是目前應(yīng)用最為廣泛的一種結(jié)構(gòu)抗震試驗方法。本研究內(nèi)容是在分析FRP筋力學(xué)性能、FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能方面文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行FRP筋的力學(xué)性能試驗和混凝土材性試驗，擬定FRP筋混凝土框架結(jié)構(gòu)振動臺抗震試驗方案。根據(jù)相似關(guān)系進(jìn)行了1/4縮尺的FRP筋混凝土框架結(jié)構(gòu)模型設(shè)計及模型制作，并進(jìn)行模型結(jié)構(gòu)的配重布置、量測結(jié)構(gòu)布置等，為進(jìn)行振動臺試驗做好前期的準(zhǔn)備工作。進(jìn)而，應(yīng)用SAP2000有限元分析軟件建立FRP筋

3、混凝土框架結(jié)構(gòu)試件的有限元模型，選取4條地震波，對其進(jìn)行共52個工況的動力時程分析，包含單向地震輸入、雙向地震輸入和三向地震輸入。得到結(jié)構(gòu)在不同地震波、不同加速度幅值下的加速度反應(yīng)、位移反應(yīng)、結(jié)構(gòu)動力特性。并依據(jù)現(xiàn)有抗震規(guī)范以層間位移角為評價指標(biāo)，對結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行評價，同時為后續(xù)的震動臺試驗提供理論支持。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴從加速度響應(yīng)來看，模型結(jié)構(gòu)各樓層的最大加速度基本呈倒三角分布，頂層的加速度響應(yīng)最大;同一加速度峰值

4、下，汶川地震波引起的加速度響應(yīng)最大，說明模型結(jié)構(gòu)的最大地震響應(yīng)不僅取決于輸入地震動的加速度峰值，還取決于地震波的頻譜特性;豎向地震波的加入，對模型結(jié)構(gòu)在X、Y向的水平地震作用影響不大。⑵從位移反應(yīng)看，同一加速度峰值下，汶川波引起的樓層位移最大，其次是蘭州人工波，再次EL-Centro波，Taft波激勵下的模型結(jié)構(gòu)樓層位移最小。說明模型結(jié)構(gòu)的最大位移反應(yīng)不僅與輸入地震動的加速度峰值有關(guān)，還與地震波的頻譜特性有關(guān);同一地震波作用下，加速度峰

5、值越大，模型結(jié)構(gòu)樓層位移反應(yīng)也越大，說明結(jié)構(gòu)剛度逐漸下降，變形逐漸增大;豎向地震作用的輸入，對結(jié)構(gòu)水平位移反應(yīng)影響甚微。⑶從結(jié)構(gòu)剛度看，一層柱抗側(cè)剛度較二、三層的剛度小，在地震作用下最容易發(fā)生破壞。所以在進(jìn)行FRP筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)著重考慮底部柱剛度，采取增大底部柱子截面等措施加強(qiáng)底層柱剛度。⑷從層間位移角指標(biāo)來看，結(jié)構(gòu)的層間位移角最大值主要集中在底層，表明結(jié)構(gòu)底層在地震動作用下較二、三層更易發(fā)生較大變形，導(dǎo)致破壞，應(yīng)加強(qiáng)底部抗