结构改造梁、柱节点的连接方法及受力性能研究

论文摘要

既有建筑由于房屋用途的改变、结构荷载的增加、功能要求的提高而需对其进行加固和改造,在通过增加新的构件、支撑点或支撑体系来改变结构的整体受力传力体系时,常要形成新的梁柱节点。鉴于钢筋混凝土框架的破坏主要集中在节点,因而对结构改造中梁柱节点的连接方法及其受力性能研究具有重要的理论研究意义和工程应用价值。本文通过分析框架结构梁柱节点的受力机理,提出了增加附加植筋的改造梁柱节点的连接方法,根据提出的改造梁柱节点连接方法,分别考虑了不同的植筋钢筋直径及植筋布置方式,设计制作了4个改造梁、柱节点试件,进行了静力加载试验和有限元数值模拟分析,由此得到了三点研究结论:增加附加植筋可延缓结合面处裂缝的开展,提高改造梁柱节点的整体性;增加附加植筋可改变塑性铰形成的位置,避免节点核心区发生破坏;增加附加植筋可有效提高改造梁柱节点的承载能力。上述研究成果对改造梁柱节点的连接方法及受力性能的进一步深入研究,对进一步完善混凝土结构加固设计规范有一定的参考价值,并可供混凝土结构改造工程设计和施工参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 既有建筑加固改造的发展现状和研究意义
• 1.2 植筋加固技术在工程改造中的应用
• 1.3 结构加固改造中梁、柱节点的研究现状
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 2 改造梁、柱节点的受力机理及连接方法研究
• 2.1 框架结构梁、柱节点的受力机理分析
• 2.1.1 框架结构梁柱节点的受力机理
• 2.1.2 框架结构中间层端节点的受力特征
• 2.1.3 框架结构梁、柱节点的失效方式
• 2.1.4 框架结构梁、柱节点的抗剪承载力计算方法
• 2.1.5 框架结构中间层端节点承载力主要影响因素
• 2.2 改造梁、柱节点的连接方法及受力机理研究
• 2.2.1 改造梁、柱节点的受力特点
• 2.2.2 改造梁、柱节点的连接方法研究
• 3 改造梁、柱节点的受力性能试验研究
• 3.1 试件设计与制作
• 3.1.1 试验目的
• 3.1.2 试件设计
• 3.1.3 试件制作
• 3.2 试验方案设计
• 3.2.1 试验加载方案
• 3.2.2 观测方案
• 3.3 试验结果分析
• 3.3.1 试件破坏特征
• 3.3.2 试件抗裂性能分析
• 3.3.3 试件承载力分析
• 3.3.4 试件钢筋应变分析
• 3.4 主要试验结论
• 4 改造梁、柱节点有限元分析
• 4.1 材料的本构关系及破坏准则
• 4.1.1 混凝土的本构关系
• 4.1.2 钢筋本构关系
• 4.1.3 混凝土的破坏准则
• 4.2 改造梁、柱节点的有限元计算模型构建
• 4.2.1 混凝土单元的选择
• 4.2.2 钢筋单元的选择
• 4.2.3 植筋与混凝土界面单元的选择
• 4.2.4 钢垫块单元的选择
• 4.2.5 改造梁、柱节点的有限元计算模型
• 4.3 数值模拟结果及分析
• 4.3.1 有限元图形结果分析
• 4.3.2 有限元模型计算结果与试验结果对比
• 5 结论
• 5.1 结论
• 5.2 进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 附录