基于性能的SMA-FRP筋混凝土框架抗震性能研究.pdf

1、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)易發(fā)生鋼筋銹蝕現(xiàn)象，且在地震作用下會產(chǎn)生永久塑性變形累積，不僅使結(jié)構(gòu)剛度退化，威脅居住者生命安全，同時產(chǎn)生巨大的維修成本。FRP(FiberReinforced Plastics，纖維增強聚合物)筋混凝土框架結(jié)構(gòu)具有很好的耐腐蝕性，但其延性性能差、耗能能力不足，因此不宜用于有抗震要求的地區(qū)。為了解決與延性有關(guān)的損傷累積問題，本課題研究的SMA（Shape Memory Alloys，形狀記憶合金）-FRP筋混凝土框架結(jié)

2、構(gòu)既能夠耐腐蝕，同時可以解決結(jié)構(gòu)在地震作用下產(chǎn)生永久變形的缺陷。SMA是一種新型智能材料，具有經(jīng)受大變形不發(fā)生破壞并且在荷載消除后恢復(fù)初始形狀的特性，將其應(yīng)用于結(jié)構(gòu)中可以使結(jié)構(gòu)在地震作用下僅產(chǎn)生微小的殘余變形，因而在連續(xù)地震作用下可以保持良好的抗震性能，極大的降低了后期的維護(hù)費用。但目前我國對這方面的研究較少，因此開展對SMA-FRP筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能的研究十分必要。本文主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　1、本文采用基于性能的抗

3、震設(shè)計方法對SMA-FRP筋混凝土框架、鋼筋混凝土框架和GFRP（Glass Fiber Reinforced Plastics，玻璃纖維增強聚合物）筋混凝土框架進(jìn)行初步設(shè)計。依據(jù)SMA-FRP復(fù)合材料試樣拉伸試驗結(jié)果，通過模擬分析給出SMA-FRP筋本構(gòu)關(guān)系模型。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用OpenSees有限元軟件分別建立鋼筋混凝土、FRP筋混凝土、SMA-FRP筋混凝土三種框架結(jié)構(gòu)試件的有限元模型。
　　2、對三個框架試件模型分別施加三

4、組單個地面運動記錄，利用OpenSees有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬計算，得到結(jié)構(gòu)的動力推覆(Pushover)曲線、IDA(Incremental DynamicAnalysis，增量動力分析)曲線和峰值地面加速度(Peak Ground Acceleration，PGA)-殘余層間位移(Inter-story Drifts，ID)曲線。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SMA-FRP筋混凝土框架在基底剪力-位移關(guān)系和PGA-層間位移關(guān)系中表現(xiàn)出與鋼筋混凝土框架相

5、當(dāng)?shù)目拐鹦阅埽⑶以诘卣鹱饔媒Y(jié)束后積累的殘余層間位移遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他兩種混凝土框架結(jié)構(gòu)。
　　3、將三個框架分別在三組主震-余震序列作用下進(jìn)行動力時程分析，運用IDA法，研究三個框架在4％IDR（Inter-story Drift Ratio，層間位移角）極限狀態(tài)下的動力時程響應(yīng)，得到結(jié)構(gòu)的IDR時程曲線、殘余IDR及累積殘余IDR。結(jié)果表明，鋼筋混凝土框架在主震和余震作用下均產(chǎn)生了殘余IDR，結(jié)構(gòu)損傷不斷累積，而SMA-FRP筋混凝