现浇板对“植入塑性铰”FRP筋混凝土梁柱节点抗震性能影响研究

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我国现有结构类型包括:砖混结构、框架结构、剪力墙结构等,FRP筋钢筋混凝土框架结构,是这几年出现的一种新型结构体系,此结构用FRP筋代替钢筋作为结构的主要受拉筋,能够充分发挥FRP筋的抗拉强度高的优势,而FRP筋具有延性性能较差的特点,无法在地震作用下出现塑性铰,无法满足“强柱弱梁”的要求。设计人员在实际建筑工程设计中,因为没有合理考虑现浇板对结构抗震设计的影响,更是出现了“强梁弱柱”情况的发生,给我国造成巨大经济损失。通过对大量钢筋框架结构进行分析,结果表明:现浇板对梁抗弯承载能力及刚度均有一定的提高。因此,在FRP框架中混凝土框架结构,现浇板对其抗震性能的影响不容忽视。本文通过设计、制作FRP筋塑性铰连接器,研究分析其力学性能,修正提出FRP筋塑性铰连接器的塑性铰本构模型,并把它植入到梁柱节点中,设计并制作两种植入塑性铰的梁柱节点,“T”形节点与“十”形节点,通过与普通钢筋混凝土梁柱节点、未植入塑性铰的FRP筋混凝土梁柱节点,研究植入塑性铰对结构的抗震性能影响,然后对FRP筋梁柱节点增强延性性能提出改进措施,即植入塑性铰,使FRP筋框架结构也具有较好延性,最后通过SAP2000建立植入塑性铰的带现浇板、裸框架的FRP筋混凝土框架结构模型,分析了现浇板在框架结构中的作用,提出梁有效翼缘宽度取值的合理取值。本文具体的研究内容如下:1)介绍FRP筋塑性铰连接器原理,对BFRP筋、钢筋、FRP筋塑性铰连接器进行单轴拉伸试验,分析总结三种材料的力学性能,并给出应力应变曲线及FRP筋塑性铰连接器的塑性铰本构模型。2)设计并制作钢筋混凝土梁柱节点、未植入塑性铰的BFRP筋混凝土梁柱节点、植入塑性铰的BFRP筋混凝土梁柱节点,在MTS作动器作用下进行低周反复荷载拟静力试验,实验结果表明:植入塑性铰连接器的FRP筋混凝土梁柱节点的滞回曲线饱满,延性性能、耗能能力与钢筋混凝土框架结构相近,延性能力比未植入塑性铰的FRP筋混凝土梁柱节点优秀,故可通过植入塑性铰的方式,增加FRP筋混凝土框架结构的延性。3)通过SAP2000有限元分析软件,对植入FRP筋塑性铰连接器的FRP筋混凝土框架模型分有楼板、无楼板进行建模,研究振型周期、塑性铰发展变化过程、相应的基底剪力-顶点位移曲线、层间位移对比分析,框架梁有效翼缘宽度的研究。有限元分析表明:现浇板的存在,使结构基底剪力增大,层间位移减小,根据拉力等效原则,对梁端两侧1000mm(10倍板厚)的距离内,与梁平行的现浇板钢筋实际应力值之和进行等效换算计算,给出框架梁有效翼缘宽度取值建议为7倍板厚。
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