连接墙对既有结构消能减震框架子结构抗震加固的应用研究

作     者：周佩 

作者单位：石河子大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王玉山;徐庆

授予年度：2023年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：既有结构加固 植筋连接 钢板螺栓连接 损伤分析 碳纤维布加固 

摘      要：随着抗震设防标准的提高和《建设工程抗震管理条例》的施行,对既有结构进行抗震加固成为目前的主流方向,消能减震技术减震效果出众,能耗散掉地震输入的大部分能量,是一种优越的加固方式。为了研究如何在既有结构中应用消能减震技术提高原结构抗震性能,改善结构耗能能力,本文针对应用最为广泛的墙式连接型阻尼器,提出采用植筋连接和装配式钢板螺栓连接两种方式将阻尼器连接墙与既有框架子结构进行连接,并围绕不同连接方式的连接墙对框架子结构的影响和加固应用展开研究,主要工作及结论有:(1)提出连接墙植筋连接和装配式钢板螺栓连接,对植筋连接的设计流程、装配式连接连接组件的参数设计以及两种连接方式的施工步骤做了简要介绍。(2)基于有限元软件ABAQUS建立了一榀RC空框架模型和植筋模型,对比RC空框架有限元模型与试验结果的滞回曲线、骨架曲线和破坏形态,模拟结果与试验结果吻合程度较高,建模方式和参数设置正确合理;用内聚力模型模拟植筋结构中的结构胶,对比植筋模型与试验结果的荷载-位移曲线,验证了内聚力参数的准确性。(3)在验证的RC空框架模型和植筋模型基础上,研究不同连接方式的连接墙对框架子结构的抗震性能影响,植筋连接和装配式螺栓连接的最大承载力与现浇连接仅相差10.32%、1.22%,表明提出的两种连接方式牢固可靠;对比模型的损伤云图、应力云图和抗震性能,植筋连接改变了模型的受力性能,最早进入屈服状态和极限状态,钢板螺栓连接的抗震性能与现浇连接基本相同;改变连接墙布置位置和连接墙尺寸,梁端塑性铰出铰顺序和位置发生变化,在进行加固设计时,需要考虑连接墙布置位置和尺寸的影响。(4)采用Park-Ang双参数损伤模型研究不同连接方式的连接墙对构件的损伤影响,连接方式不同构件的损伤程度和实际损伤演化过程会出现差别。框架梁的损伤程度大于框架柱,框架梁在L2处截面完全失效破坏,L2截面可以作为主要控制截面来反映构件的整体损伤,梁、柱构件发生的破坏形态均是弯曲破坏,Park-Ang模型计算出的损伤指数与损伤状态有较好的对应关系,表明Park-Ang模型能准确评估构件的实际损伤状态;基于损伤分析结果和有限元模拟结果,采用碳纤维布对梁、柱构件进行加固,加固后模型的极限承载力和刚度都有很大程度提高,四面环绕加固提高的性能优于三面粘贴加固,梁端塑性铰位置向跨中未加固段转移,粘贴碳纤维布参与构件受力有一定的滞后性,且主要在加载后期参与结构耗能;建议在实际工程加固应用中,连接墙采取植筋连接时对梁和柱脚同时进行碳纤维布加固。