碳纤维片材加固砌体墙的抗震性能研究

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砌体结构是一种传统的结构形式,由于其具有的优点而被大量采用,尤其在我国的建筑行业中占有了很大的市场。最近几十年来,国内土木工程行业的飞速发展,大量砌体材料被人类发现并应用于实际工程中。早期设计的砌体结构并没有考虑地震影响。此外,因为砌体属于脆性材料,所以砌体结构也具有脆性材料的抗拉、抗剪和抗弯能力弱的特点[1]。地震的发生往往是不可预测的,而且也由于它产生的时间短,作用的荷载大,而让人类没有足够的时间来应付他。因此,当地震发生时,砌体结构的房屋一般都会受到很大程度的损坏,此时,为了不让房屋遭到破坏,我们需要对砌体结构的房屋进行加固,这样,才能使砌体结构的房屋不被地震破坏。目前,可以用于砌体建筑加固的方法是比较多的,纤维片材加固就是其中之一,而芳纶纤维、玻璃纤维和碳纤维是三种最常用的纤维[2]。虽然芳纶纤维和玻璃纤维具有非常明显的优点,但是,碳纤维也有芳纶纤维和玻璃纤维都不具备的优势,那就是其力学性能和长期性能要明显优于另外两种纤维。因此,碳纤维片材在土木建筑工程建设中具有相当高的利用价值。碳纤维材料是在最近几年才开始被较广泛地用于砌体结构加固的,它也是新型的结构补强技术之一。相比于其他加固材料,碳纤维片材是一种各项性质都比较优良的纤维材料,它在受热后向两个相反的方向膨胀,因而对于其定性能有帮助,因此碳纤维材料被结构工程师们广泛应用于建筑结构中[3]。本文首先从当今世界遭到地震破坏的国家进行了解,其次对碳纤维片材加固砌体墙的抗震性能进行了研究。本文:(1)首先总结砌体结构的特点以及地震后的破坏特征,归纳出了一些需要加固的砌体结构类型。(2)选用碳纤维片材加固方式,并对墙体的易破坏部位、极限承载力、极限位移、结构延性、结构刚性、抗震特性进行全面的分析。(3)通过对6片采用不同加固方案的碳纤维片材加固的墙体进行有限元计算,对碳纤维片材加固砌体墙在的抗震性能做了相关研究,分析碳纤维片材加固对砌体墙承载力,变形及延性等抗震性能的影响,并将之与试验结果进行对比。(4)将试验结果与ANSYS有限元理论分析结果对比,对碳纤维加固片材进行受力分析和应力分析,并提出加固后砌体抗剪承载力的简化理论计算公式。
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