FRP加固RC框架结构的抗震韧性评价研究

来源 :刘笑强 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yohoban
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地震是一种活动频繁且破坏性较大的自然灾害之一,每次地震的发生都会导致大量的现役钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)框架结构破坏,此类建筑通常为未按抗震规范设计或采用基于承载力、性能的设计方法进行设计,忽略了灾后建筑的恢复能力,导致遭遇地震后所造成的损失往往超过预期的估计,且震后的救援工作也难以展开,而近几年成为研究热点的基于韧性的设计方法,考虑了建筑中结构构件及非结构构件的破坏以及震后的恢复工作,并从修复费用、修复时间、人员损失等方面进行量化评估。由于对大量的现役结构进行拆除重建不太现实,因此考虑到经济损失等因素及加固方法的适用性,对通用建筑进行加固前后的抗震韧性评价具有重要的意义。本文采用PKPM软件设计了一栋典型的低层RC框架结构,对其使用纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)进行加固,通过ABAQUS进行有限元建模分析,对所得的数据进行归纳整理用来对比不同楼层加固前后抗震性能的变化情况,利用韧性指标的量化方法进行评价分析,以得到韧性的优化情况,主要的研究内容如下:(1)基于ABAQUS分析平台,选取多个不同FRP加固构件及结构的试验,对其进行有限元建模分析,得到模拟结果与试验结果基本相同,验证了FRP加固RC框架结构的合理性和准确性,为本文进行后续大量的有限元分析奠定了基础。(2)以PKPM进行了一栋5层结构的规范设计,以此代表低层的RC框架结构,考虑了不同楼层的加固方式,选用并确定结构加固前后不同极限状态的性能量化指标,基于增量动力分析方法对FRP加固前后的结构进行地震易损性分析,认为FRP加固后的结构可以显著降低发生严重破坏及倒塌破坏状态的失效概率,但加固层数的增加所引起的加固效果不呈正相关,且得到可用于韧性评价的大量工程需求参数。(3)参考目前常用的FEMA P-58性能评估方法,使用已得到的原始工程需求参数,对加固前后的结构进行韧性指标评价,以结构遭到设防地震和罕遇地震为典型代表进行FRP加固前后韧性数据对比分析,分别得到在设防地震和罕遇地震下不同韧性指标(修复费用,修复时间,人员伤亡)的优化规律,并给出了实际应用中建议选取的加固方式。(4)依据最新的抗震韧性评价标准和配套的评价软件,输入韧性计算所需的数据和信息,对比分析加固前后结构的韧性评价等级及韧性指标,认为FRP加固后的结构在遭遇罕遇地震时抗震损失的优化效果更为明显,且人员伤亡呈现规律性递减。
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