框架填充墻結(jié)構(gòu)及碳纖維加固后的抗震性能分析.pdf

1、2008年汶川地震中,鋼筋混凝土框架填充墻結(jié)構(gòu)發(fā)生了較為嚴(yán)重的震害,各國規(guī)范積極貫徹的“強(qiáng)柱弱梁”破壞機(jī)制幾乎沒有得到體現(xiàn)。由于填充墻對框架梁抗彎剛度的約束增強(qiáng)作用,導(dǎo)致許多框架填充墻結(jié)構(gòu)在柱端出現(xiàn)塑性鉸進(jìn)而引發(fā)結(jié)構(gòu)的整體倒塌,結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出“強(qiáng)梁弱柱”的破壞機(jī)制。同時,填充墻沿結(jié)構(gòu)豎向布置不連續(xù)造成的結(jié)構(gòu)薄弱層失效、填充墻平面布置不對稱造成的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)破壞、窗間墻造成框架柱發(fā)生的短柱剪切破壞、填充墻倒塌造成的人員傷亡及阻塞逃生通道等震害表現(xiàn)

2、也隨處可見。汶川地震中破壞嚴(yán)重的框架填充墻結(jié)構(gòu)引發(fā)了我國土木工程界的廣泛關(guān)注與思考,開始重新審視填充墻與框架之間的協(xié)同工作機(jī)制以及填充墻對框架結(jié)構(gòu)整體抗震性能的影響規(guī)律。
　　汶川地震后,我國的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》從多方面加強(qiáng)了對RC框架填充墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求,這就導(dǎo)致大量按舊規(guī)范設(shè)計(jì)的現(xiàn)役框架填充墻結(jié)構(gòu)不能滿足新規(guī)范的抗震要求。面對隨時可能發(fā)生的地震災(zāi)害,不能采取逐步新舊交替的大規(guī)模拆除重建來緩解現(xiàn)役結(jié)構(gòu)面臨的地震風(fēng)險(xiǎn),而應(yīng)采取主

3、動的震前抗震加固思想,此次汶川地震的慘痛經(jīng)歷也昭示了對現(xiàn)役鋼筋混凝土框架填充墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行震前抗震加固刻不容緩。
　　本文主要研究填充墻對框架結(jié)構(gòu)整體抗震性能的影響規(guī)律,進(jìn)而探討采用碳纖維對框架填充墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震加固的合理方法,研究內(nèi)容包括:
　　1.確定填充墻的等效斜撐模型,基于Perform-3D軟件對鋼筋混凝土框架填充墻結(jié)構(gòu)的偽靜力試驗(yàn)和振動臺試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬,通過與試驗(yàn)結(jié)果的比較來驗(yàn)證Perform-3D靜、動力彈塑性分

4、析方法及填充墻等效斜撐模型的正確性;
　　2.采用Perform-3D對全填充框架填充墻結(jié)構(gòu)及底部大空間、上部帶填充墻的框架結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行了靜、動力彈塑性分析,通過與純框架抗震性能進(jìn)行對比,考察填充墻對這兩類結(jié)構(gòu)整體抗震性能的影響規(guī)律;
　　3.對全填充和底部大空間框架分別設(shè)計(jì)了不同的碳纖維加固方案,對比分析不同加固方案下加固前后結(jié)構(gòu)整體抗震性能的變化,得到框架填充墻結(jié)構(gòu)采用碳纖維抗震加固的合理方法。
　　基于上述研究工

5、作,本文得到以下主要結(jié)論:(1)對全填充框架結(jié)構(gòu),填充墻對結(jié)構(gòu)低階振型影響顯著,自振周期折減系數(shù)在0.4～0.6之間;(2)考慮填充墻影響時,全填充框架結(jié)構(gòu)的水平承載力和剛度分別是純框架的1.7倍和5倍,而底部大空間填充墻框架結(jié)構(gòu)的水平承載力變化很小;(3)由于填充墻的剛度增大效應(yīng),框架填充墻結(jié)構(gòu)的變形能力大幅降低,尤其在底部大空間框架結(jié)構(gòu)的首層更容易形成薄弱層,成為“上剛下柔”型結(jié)構(gòu),地震作用下僅首層柱是主要的耗能構(gòu)件,結(jié)構(gòu)整體抗震性