斜钢板带加固单跨RC框架—内填充墙结构滞回性能试验研究与有限元分析

论文摘要

512汶川地震之后,单跨框架结构体系的校舍建筑充分暴露出了抗震性能差的缺点,本文系统的总结了目前各种加固方法,提出采用斜钢板带加固单跨RC框架-内填充墙结构的方法来达到改变结构体系提高其结构抗震性能的目的。为了进一步了解现有中小学校舍建筑中带填充墙的单跨钢筋混凝土框架结构采用斜钢板带抗震加固后的力学性能,较按1/2比例设计制作了五榀试件（其中加固试件三榀,未加固、和后期加固试件各一榀）并进了低周反复荷载下的滞回性能试验,得到了试件的荷载-位移滞回曲线和结构的破坏模式。试验结果表明:采用钢板带抗震加固,变形小时其作用不明显。只有当变形较大时作用得到充分发挥,以致增大初始抗侧刚度较少,但大幅提高承载力,且较好改善构件的抗侧刚度衰减规律,从而使得结构具有良好的抗震性能。在试验研究的基础上,采用有限元分析方法对采用斜钢板带加固的RC框架-内填充墙结构进行数值模拟分析,进而提出采用拉压杆模型模拟加固试件中斜钢板带和墙体作用,给出了采用斜钢板带加固的RC框架-内填充墙结构的抗剪承载力的实用计算公式。最后,将试验参数以及数值计算参数带入该实用公式,得到极限承载力与实际相符合说明此公式正确、适用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 单跨框架的结构在汶川地震中的破坏情况
• 1.3 单跨框架结构加固技术概况
• 1.4 墙体加固技术的研究现状
• 1.5 本文研究的主要工作内容
• 第二章 斜钢板带加固框架填充墙的抗震试验研究
• 2.1 概述
• 2.2 试件的设计和制作
• 2.2.1 试件的设计
• 2.2.2 试件的制作
• 2.2.3 试件的尺寸及配筋
• 2.3 材料的力学性能
• 2.3.1 钢材
• 2.3.2 混凝土
• 2.3.3 砌块与砂浆
• 2.3.5 加固构件
• 2.4 加载制度与加载装置
• 2.4.1 加载制度
• 2.4.2 加载装置
• 2.5 加载阶段的测试内容与仪表选用
• 2.5.1 加载阶段的测试内容与仪表选用
• 2.5.2 各试件的应变片及位移计布置
• 2.5.3 砌体墙墙体变形的测量
• 2.6 试验结果分析
• 2.6.1 试验现象
• 2.6.2 试验结果分析
• 2.6.2.1 砌体填充墙变形情况
• 2.6.2.2 试验中各阶段荷载和位移
• 2.6.2.3 滞回曲线
• 2.6.2.3 骨架曲线
• 2.6.2.4 耗能能力
• 2.6.2.5 刚度和变形能力
• 2.7 结论
• 第三章 基于 ABAQUS 的加固框架填充墙结构的有限元分析
• 3.1 有限元理论综述
• 3.1.1 有限单元法概述
• 3.1.2 钢筋混凝土结构有限元模型
• 3.2 基于ABAQUS 的钢筋混凝土结构分析方法
• 3.2.1 ABAQUS 简介
• 3.2.2 ABAQUS 中混凝土本构模型
• 3.2.2.1 混凝土塑性损伤模型力学行为
• 3.2.2.3 拉伸强化
• 3.2.3 ABAQUS 中对钢筋的处理
• 3.3 本文的分析模型
• 3.3.1 有限元计算单元
• 3.3.2 结构边界处理
• 3.3.3 材料本构模型
• 3.3.3.1 混凝土本构关系
• 3.3.3.2 砌体的本构关系
• 3.3.3.3 钢材的本构关系
• 3.3.4 计算参数选取
• 3.4 有限元模型的建立
• 3.4.1 ABAQUS 几何模型的建立
• 3.4.2 ABAQUS 的网格划分
• 3.4.3 加载与求解
• 3.5 非线性分析结果与试验验证
• 3.5.1 荷载-位移曲线对比
• 3.5.2 各阶段的荷载和位移对比
• 3.6 结论
• 第四章 加固 RC 框架-内填充墙结构的水平承载力分析
• 4.1 承载力公式推导
• 4.1.1 填充墙体的承载力公式
• 4.1.2 斜钢板带水平承载力公式推导
• 4.1.3 水平承载力计算公式
• 4.1.4 计算值与试验值比较
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历
• 攻读硕士学位期间发表的论文