GFRP筋混凝土梁柱节点抗震性能研究

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钢筋混凝土(Reinforcement Concrete,RC)框架结构是地震区建筑物中常用的主要抗侧向荷载系统之一,而梁柱节点的转动阻力是框架结构的主源侧刚度,一旦遭遇地震将导致巨大的直接、间接损失。国内外RC结构震害表明,传统的RC延性结构在震后破坏严重,留下较大残余位移,难以修复。FRP筋混凝土结构具有高安全性、高耐久性和高恢复性,符合可持续发展社会对基础设施建设提出的新要求。本文为提高RC框架结构的抗震性能,尤其是震后功能性和恢复性,将GFRP筋应用于混凝土框架结构中,并致力于量化相关参数对GFRP筋混凝土梁柱节点的抗震性能的影响规律,探索新型混合配筋混凝土梁柱节点的抗震性能,通过梁柱节点拟静力试验,揭示其损伤容限、受力特征、能量耗散和恢复性特征等,构建并讨论GFRP筋混凝土梁柱节点的抗震设计准则。本文主要内容和结论如下:(1)提出了FRP筋混凝土矩形截面统一模型,建立了弯矩承载力的简化统一方程,且所提出的方程在几何性质和材料本构关系方面得到了充分的参数化,并验证方程的有效性,进而初步构建FRP筋混凝土梁柱节点抗震设计准则;(2)开展GFRP筋混凝土梁柱节点拟静力试验研究,通过对比GFRP筋混凝土梁柱节点与传统RC梁柱节点,分析两者在损伤容限、受力特征、能量消散和复位特征方面的差异,揭示了混凝土强度、配箍率和轴压比等重要设计参数对GFRP筋混凝土梁柱节点滞回性能的影响规律;拟静力试验结果表明,GFRP筋混凝土梁柱节点可承受显著高的横向位移而不出现脆性破坏,其残余位移显著低于RC节点,但耗能能力降低明显;(3)开展混合配筋混凝土梁柱节点拟静力试验研究,并与RC梁柱节点和GFRP筋混凝土梁柱节点进行对比分析,重点讨论了滞回耗能能力与残余位移方面的差异,验证混合配筋混凝土梁柱节点的可行性,建议了最优的混合配筋方案。
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