框架填充墻結構及碳纖維加固后的抗震性能分析.pdf

1、2008年汶川地震中,鋼筋混凝土框架填充墻結構發(fā)生了較為嚴重的震害,各國規(guī)范積極貫徹的“強柱弱梁”破壞機制幾乎沒有得到體現。由于填充墻對框架梁抗彎剛度的約束增強作用,導致許多框架填充墻結構在柱端出現塑性鉸進而引發(fā)結構的整體倒塌,結構呈現出“強梁弱柱”的破壞機制。同時,填充墻沿結構豎向布置不連續(xù)造成的結構薄弱層失效、填充墻平面布置不對稱造成的結構扭轉破壞、窗間墻造成框架柱發(fā)生的短柱剪切破壞、填充墻倒塌造成的人員傷亡及阻塞逃生通道等震害表現

2、也隨處可見。汶川地震中破壞嚴重的框架填充墻結構引發(fā)了我國土木工程界的廣泛關注與思考,開始重新審視填充墻與框架之間的協(xié)同工作機制以及填充墻對框架結構整體抗震性能的影響規(guī)律。
　　汶川地震后,我國的《建筑抗震設計規(guī)范》從多方面加強了對RC框架填充墻結構的設計要求,這就導致大量按舊規(guī)范設計的現役框架填充墻結構不能滿足新規(guī)范的抗震要求。面對隨時可能發(fā)生的地震災害,不能采取逐步新舊交替的大規(guī)模拆除重建來緩解現役結構面臨的地震風險,而應采取主

3、動的震前抗震加固思想,此次汶川地震的慘痛經歷也昭示了對現役鋼筋混凝土框架填充墻結構進行震前抗震加固刻不容緩。
　　本文主要研究填充墻對框架結構整體抗震性能的影響規(guī)律,進而探討采用碳纖維對框架填充墻結構進行抗震加固的合理方法,研究內容包括:
　　1.確定填充墻的等效斜撐模型,基于Perform-3D軟件對鋼筋混凝土框架填充墻結構的偽靜力試驗和振動臺試驗進行數值模擬,通過與試驗結果的比較來驗證Perform-3D靜、動力彈塑性分

4、析方法及填充墻等效斜撐模型的正確性;
　　2.采用Perform-3D對全填充框架填充墻結構及底部大空間、上部帶填充墻的框架結構分別進行了靜、動力彈塑性分析,通過與純框架抗震性能進行對比,考察填充墻對這兩類結構整體抗震性能的影響規(guī)律;
　　3.對全填充和底部大空間框架分別設計了不同的碳纖維加固方案,對比分析不同加固方案下加固前后結構整體抗震性能的變化,得到框架填充墻結構采用碳纖維抗震加固的合理方法。
　　基于上述研究工

5、作,本文得到以下主要結論:(1)對全填充框架結構,填充墻對結構低階振型影響顯著,自振周期折減系數在0.4～0.6之間;(2)考慮填充墻影響時,全填充框架結構的水平承載力和剛度分別是純框架的1.7倍和5倍,而底部大空間填充墻框架結構的水平承載力變化很小;(3)由于填充墻的剛度增大效應,框架填充墻結構的變形能力大幅降低,尤其在底部大空間框架結構的首層更容易形成薄弱層,成為“上剛下柔”型結構,地震作用下僅首層柱是主要的耗能構件,結構整體抗震性