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随着经济的发展,续建工程在建筑物的加层改造中所占的比例越来越大,成为目前建筑物维修加固改造业的热点。鉴于柱以及节点在结构中的关键作用,为保证采用带有SRC构件或结构的续建工程在地震作用下发挥出良好的整体抗震性能,对续建工程中的SRC柱及其与RC梁连接节点进行外包钢加固。通过试验、理论分析及有限元模拟,对外包钢加固SRC柱以及RC梁与SRC柱连接节点的受力性能进行了较为深入的研究和分析,主要的研究内容和成果如下:
本文基于南京新百续建工程这一背景工程,结合外包钢加固SRC柱对比试验(2个SRC柱以及3个采用外包钢加固的SRC柱),对外包钢加固SRC柱的轴向受力性能进行较为全面的研究。
在韩林海(2004)提出的矩形钢管约束混凝土应力.应变曲线基础上,引入一个约束区面积削弱系数ζ,建立了适用于外包钢加固型钢混凝土的约束混凝土应力-应变曲线。利用上述约束混凝土应力-应变曲线,给出了外包钢加同型钢混凝士柱正截面轴压承载力的实用计算公式。
利用有限元分析软件ABAQUS和Drain2dx对外包钢加固SRC柱进行了模拟,并把有限元分析结果与试验结果及理论计算结果进行对比,发现外包钢能够较为显著地提高SRC柱的轴心受压承载力。
为全面了解外包钢加固SRC柱轴压受压性能的改善情况,本文利用Drain2dx对影响加固效果的参数(混凝土强度、加固钢板箍间距、体积配钢板箍率和加固钢板强度等级)进行分析。通过研究发现,加固钢板箍间距和体积配(钢板)箍率是影响外包钢加固SRC柱加固效果的两大重要因素。
通过分析型钢混凝土节点的受力机理,建立了适用于本文的RC梁与SRC柱连接节点的抗剪承载力计算公式。同时,通过对比原节点和外包加固节点的有限元分析结果,定性地阐述了外包钢板对RC梁与SRC柱连接节点的加固作用以及对节点各部分抗剪机理的影响(梁端塑性铰的外移,混凝土斜压杆区域的增大及直接参与节点抗剪),在此基础上,结合RC梁与SRC柱连接节点的抗剪承载力计算公式,提出了适用于外包钢加固RC梁与SRC柱连接节点的抗剪承载力计算公式。