板柱節(jié)點(diǎn)抗沖切承載能力及加固的非線性研究.pdf

1、板柱結(jié)構(gòu)因其空間簡潔，平面布置靈活，能降低建筑物層高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于大空間的多層廠房、倉庫和公共建筑等。然而與有梁樓蓋相比，板柱結(jié)構(gòu)有其缺點(diǎn)，在板柱節(jié)點(diǎn)處容易發(fā)生脆性沖切破壞。因此，在工程實(shí)際中，由于種種原因需要對板柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行維修和加固。在綜合國內(nèi)外有關(guān)板柱節(jié)點(diǎn)沖切破壞及其加固研究的基礎(chǔ)上，提出采用碳纖維布(CFRP)外貼加固板柱節(jié)點(diǎn)的新方案。選取實(shí)際板柱結(jié)構(gòu)的中間一個區(qū)格，制作了未加固與CFRP加固板柱節(jié)點(diǎn)的1/4縮尺比例結(jié)構(gòu)模型，

2、分別進(jìn)行了結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)和非線性有限元研究。
　　(1)進(jìn)行了加固前后板柱結(jié)構(gòu)1/4縮尺比例模型的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，進(jìn)一步分析了板柱節(jié)點(diǎn)的沖切破壞機(jī)理。試驗(yàn)結(jié)果表明，板柱結(jié)構(gòu)在發(fā)生沖切破壞時，往往伴隨有跨中板底彎曲裂縫。沖切裂縫產(chǎn)生于柱子角部，向柱邊衍生，并向板內(nèi)發(fā)展。CFRP加固板柱節(jié)點(diǎn)的方案能夠提高板柱節(jié)點(diǎn)抗沖切承載力，相對未加固板柱結(jié)構(gòu)提高了27％。
　　(2)對比了加固前后試驗(yàn)的荷載撓度曲線，結(jié)果顯示，在節(jié)點(diǎn)發(fā)生沖切開裂前，兩

3、曲線幾乎重合，說明CFRP加固并沒有提高開裂前樓蓋的剛度，CFRP加固板柱結(jié)構(gòu)的沖切開裂荷載略高于未加固板柱結(jié)構(gòu)的沖切開裂荷載，表明CFRP加固對板柱節(jié)點(diǎn)沖切開裂荷載的提高有一定的作用。在開裂后，CFRP加固的板柱結(jié)構(gòu)的剛度要高于未加固的，此時CFRP的作用開始加大。沖切破壞時，CFRP加固板柱結(jié)構(gòu)的延性相對未加固板柱結(jié)構(gòu)的提高了58%。
　　(3)采用ANSYS有限元軟件對加固前后的試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行了非線性分析，計算的極限荷載與試驗(yàn)

4、值能較好的吻合。對比試驗(yàn)值與有限元數(shù)值計算結(jié)果表明：混凝土單元選用SOLID65，采用彌散裂縫模型和W-W五參數(shù)破壞準(zhǔn)則；鋼筋單元選用BEAM188，考慮了縱筋在抗沖切破壞中的作用；碳纖維布(CFRP)選用SHELL41單元；采用分離式有限元模型能夠很好的模擬未加固與碳纖維布(CFRP)加固板柱結(jié)構(gòu)沖切破壞性能。
　　(4)結(jié)合結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)及有限元分析結(jié)果，提出了適用于CFRP加固板柱節(jié)點(diǎn)的沖切承載力計算公式，并計算了加固前后板柱