纖維增強異形柱結(jié)構(gòu)抗震性能試驗和設(shè)計方法研究.pdf

1、混凝土異形柱框架結(jié)構(gòu)由于良好的使用功能而逐漸在工程領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但由于異形柱底層柱根部和節(jié)點等薄弱部位的存在，限制了異形柱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)高度和在抗震區(qū)的進(jìn)一步推廣。因此，本文提出局部采用纖維進(jìn)行增強的方法，對異形柱結(jié)構(gòu)的薄弱部位進(jìn)行纖維增強，研究纖維在改善異形柱結(jié)構(gòu)薄弱部位抗震性能上的增強作用，為異形柱結(jié)構(gòu)進(jìn)一步推廣和應(yīng)用提供試驗和研究依據(jù)。具體的研究工作包括：
　　 通過柱根部采用聚丙烯纖維和鋼纖維增強的異形柱在反復(fù)荷載作用

2、下試驗，對比分析破壞狀態(tài)、承載能力和延性、抗震性能等性能指標(biāo)，研究纖維種類對異形柱的增強效果。對比分析表明：纖維增強可以改善異形柱的破壞特征，能夠提高異形柱的承載能力和變形能力，對T形和L形柱的抗震性能具有顯著的改善。綜合比較發(fā)現(xiàn)，鋼纖維對異形柱的各階段受力特征增強效果優(yōu)于聚丙烯纖維。
　　 通過節(jié)點采用聚丙烯纖維和鋼纖維增強的6個異形柱中節(jié)點和4個邊節(jié)點的抗震性能試驗，對比分析節(jié)點的破壞形態(tài)，承載能力和變形能力，抗震性能以及各

3、階段受力性能，研究纖維品種及摻入范圍對節(jié)點的增強效果。研究表明：纖維可以推遲節(jié)點核心區(qū)開裂，減小裂縫寬度，改善節(jié)點破壞特征。纖維增強可以改善異形柱節(jié)點承載能力、延性和抗震性能。節(jié)點區(qū)及相鄰梁端一倍梁高范圍采用鋼纖維增強節(jié)點的纖維增強效果最佳。
　　 在分析異形柱節(jié)點受力機理和傳力機制的基礎(chǔ)上，統(tǒng)計52個異形柱節(jié)點剪切試驗結(jié)果，分析節(jié)點受剪承載力變化規(guī)律并提出纖維增強異形柱節(jié)點的受剪承載力計算公式，建立纖維增強異形柱節(jié)點的設(shè)計計算

4、方法。計算分析表明：本文提出的節(jié)點受剪承載力公式偏安全且有一定安全儲備。
　　 對三種混凝土進(jìn)行力學(xué)性能和本構(gòu)關(guān)系研究和分析。研究表明：纖維增強對混凝土抗壓強度和峰值應(yīng)變均沒有顯著影響，但可以大幅度提高極限應(yīng)變，提高混凝土的壓縮韌性和韌度，改善混凝土脆性破壞特征。在分析的基礎(chǔ)上建立纖維混凝土的本構(gòu)模型，對中節(jié)點建立有限元模型進(jìn)行分析，補充研究纖維摻入范圍對異形柱節(jié)點承載力的影響，分析得出纖維摻入范圍在節(jié)點區(qū)及兩端0.5～1倍梁高