采用CFRP板条防止钢筋混凝土框架连续倒塌试验研究

作     者：杨娇 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：肖岩;单波

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：钢筋混凝土框架 连续倒塌 倒塌试验 CFRP板条 缓冲作用 有限元分析 

摘      要：在实际工程中，建筑结构的安全性是结构设计的首要问题，由于结构设计的不合理，可能会造成连续性倒塌事件的发生，严重的威胁到人民的生命财产安全。如何有效地保证各类建筑物及构件在遭受偶然荷载作用下仍然正常工作已经成为各国工程技术人员的一项重要而现实的课题。 近年来，纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer/Plastic,简称FRP）被广泛地应用于混凝土结构及其他结构加固中。FRP材料以其轻质高强、耐腐蚀、施工便捷等优点，在世界各地对基础设施加固、修复和改造等方面被迅速的应用发展。 本文通过将CFRP板材（即碳纤维板材）锚固于钢筋混凝土框架中，进行防止钢筋混凝土框架连续倒塌试验验研究。在试验中用素混凝土快代替需拆除的柱，并以氢气炮冲击作用拆除边柱。框架边柱失效后，原框架所承受的作用力通过框架梁和CFRP板条传递到四周的柱，整体结构并未发生倒塌破坏。通过将试验结果与D跨试验结果进行对比，表明在边柱突然失效时，CFRP板条能够较好的缓冲由于柱突然失效产生的瞬时冲击荷载，使得结构能在非常短的时间内达到另外一个平衡状态，对提高结构抗连续倒塌性能具有重要作用。 本文利用SAP2000有限元分析软件建立了该钢筋混凝土框架结构三维有限元模型并且进行模拟分析，并将有限元分析结果与试验结果进行了对比分析。分析结果表明，A2柱失效后在线弹性阶段，A3柱失效后有局部出现塑性铰现象，总体上两者能够较好的吻合。 综合上述试验和有限元分析结果可知，采用CFRP板条加固的框架具有良好的抗连续倒塌性能。CFRP板条有效地延缓了框架构件塑性铰的产生，CFRP板条能够显著地协助框架抵抗连续倒塌。