纖維增強(qiáng)異形柱結(jié)構(gòu)抗震性能試驗(yàn)和設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、混凝土異形柱框架結(jié)構(gòu)由于良好的使用功能而逐漸在工程領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但由于異形柱底層柱根部和節(jié)點(diǎn)等薄弱部位的存在，限制了異形柱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)高度和在抗震區(qū)的進(jìn)一步推廣。因此，本文提出局部采用纖維進(jìn)行增強(qiáng)的方法，對(duì)異形柱結(jié)構(gòu)的薄弱部位進(jìn)行纖維增強(qiáng)，研究纖維在改善異形柱結(jié)構(gòu)薄弱部位抗震性能上的增強(qiáng)作用，為異形柱結(jié)構(gòu)進(jìn)一步推廣和應(yīng)用提供試驗(yàn)和研究依據(jù)。具體的研究工作包括：
　　 通過柱根部采用聚丙烯纖維和鋼纖維增強(qiáng)的異形柱在反復(fù)荷載作用

2、下試驗(yàn)，對(duì)比分析破壞狀態(tài)、承載能力和延性、抗震性能等性能指標(biāo)，研究纖維種類對(duì)異形柱的增強(qiáng)效果。對(duì)比分析表明：纖維增強(qiáng)可以改善異形柱的破壞特征，能夠提高異形柱的承載能力和變形能力，對(duì)T形和L形柱的抗震性能具有顯著的改善。綜合比較發(fā)現(xiàn)，鋼纖維對(duì)異形柱的各階段受力特征增強(qiáng)效果優(yōu)于聚丙烯纖維。
　　 通過節(jié)點(diǎn)采用聚丙烯纖維和鋼纖維增強(qiáng)的6個(gè)異形柱中節(jié)點(diǎn)和4個(gè)邊節(jié)點(diǎn)的抗震性能試驗(yàn)，對(duì)比分析節(jié)點(diǎn)的破壞形態(tài)，承載能力和變形能力，抗震性能以及各

3、階段受力性能，研究纖維品種及摻入范圍對(duì)節(jié)點(diǎn)的增強(qiáng)效果。研究表明：纖維可以推遲節(jié)點(diǎn)核心區(qū)開裂，減小裂縫寬度，改善節(jié)點(diǎn)破壞特征。纖維增強(qiáng)可以改善異形柱節(jié)點(diǎn)承載能力、延性和抗震性能。節(jié)點(diǎn)區(qū)及相鄰梁端一倍梁高范圍采用鋼纖維增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的纖維增強(qiáng)效果最佳。
　　 在分析異形柱節(jié)點(diǎn)受力機(jī)理和傳力機(jī)制的基礎(chǔ)上，統(tǒng)計(jì)52個(gè)異形柱節(jié)點(diǎn)剪切試驗(yàn)結(jié)果，分析節(jié)點(diǎn)受剪承載力變化規(guī)律并提出纖維增強(qiáng)異形柱節(jié)點(diǎn)的受剪承載力計(jì)算公式，建立纖維增強(qiáng)異形柱節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)計(jì)算

4、方法。計(jì)算分析表明：本文提出的節(jié)點(diǎn)受剪承載力公式偏安全且有一定安全儲(chǔ)備。
　　 對(duì)三種混凝土進(jìn)行力學(xué)性能和本構(gòu)關(guān)系研究和分析。研究表明：纖維增強(qiáng)對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度和峰值應(yīng)變均沒有顯著影響，但可以大幅度提高極限應(yīng)變，提高混凝土的壓縮韌性和韌度，改善混凝土脆性破壞特征。在分析的基礎(chǔ)上建立纖維混凝土的本構(gòu)模型，對(duì)中節(jié)點(diǎn)建立有限元模型進(jìn)行分析，補(bǔ)充研究纖維摻入范圍對(duì)異形柱節(jié)點(diǎn)承載力的影響，分析得出纖維摻入范圍在節(jié)點(diǎn)區(qū)及兩端0.5～1倍梁高