碳纤维布加固混凝土框架抗震性能研究及有限元分析

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随着经济和社会的发展,由于城市规划改造、建筑物功能改变、建筑物老化、建筑物灾害损伤、设计标准提高或施工不当等诸多原因,需要对建筑物进行补强加固。碳纤维材料具有高强轻质、耐久性好易于施工等优越性能,愈来愈多的用于加固行业。目前,对碳纤维材料加固混凝土梁、柱、节点等构件性能的研究较多且已比较成熟,而对于碳纤维材料加固框架整体工作性能的研究还比较少。本文针对碳纤维布加固整体完好混凝土框架,进行了模拟地震作用下的试验及有限元分析。主要研究内容如下:以某二层钢筋混凝土工业厂房的一榀框架结构为原型,按1:3的缩尺模型,设计、制作了二榀钢筋混凝土框架:一榀未加固框架和一榀碳纤维布加固完好混凝土框架。然后分别对两榀框架进行模拟地震作用的水平低周反复荷载试验,使其达到最大承载力、形成机构体系。试验记录了框架的位移、钢筋和碳纤维布的应变、及裂缝开展情况。基于试验结果,主要分析了碳纤维布加固完好钢筋混凝土框架试件的裂缝发展、抗震能力及破坏特点;绘出了试件的滞回曲线、骨架曲线、钢筋和CFRP布的滞回曲线及刚度退化曲线;研究了碳纤维布加固完好混凝土框架结构的抗震性能。研究结果表明:加固后,混凝土框架的承载力明显提高;开裂荷载、屈服荷载均高于未加固框架;延性性能、滞回耗能能力亦较未加固框架强;碳纤维布加固减缓了框架刚度退化。因此,碳纤维布加固完好混凝土框架结构,具有良好的抗震性能。最后,利用有限元分析软件ANSYS,对试验进行了模拟分析,结果表明:采用有限元分析方法可以反映结构水平加载时的受力特点,对试验起到了补充作用。
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