自密实绿色高性能纤维增强水泥基复合材料装配式梁柱节点加固抗震性能研究

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自密实绿色高性能纤维增强水泥基复合材料(Green High-performance Fiber-reinforced Cementitious Composites,GHPFRCC)是通过大掺量工业废料粉煤灰代替水泥,并加入聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,简称PVA)纤维等材料制备而成,GHPFRCC不仅具有优异的变形、耗能及无害化裂缝扩展能力,而且具有良好的施工性能。自密实GHPFRCC在复杂受力状况下可以明显改善结构的受力状态,使用该材料对结构破坏区域进行加固改造,可以提高结构的延性及承载力,改变结构的破坏形式,提高结构的抗震性能。装配式结构是一种低污染、低成本、高效率的建造方式,但装配式节点的受力比较复杂,在地震作用下会发生不同形态的破坏,故对节点的加固研究显得尤为重要。本文通过使用自密实GHPFRCC对节点的破坏区域进行加固,研究不同加固位置、不同材料用量及不同结构形式下自密实GHPFRCC的加固效果。论文的主要工作及成果如下:(1)根据“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”的抗震设计原则对节点进行设计,以3根GHPFRCC装配式梁柱节点、1根C30装配式节点以及1根C30现浇节点的足尺试件的低周往复荷载试验数据为基础,结合5个节点的破坏情况确定结构的加固方案;研究不同加固位置、浇筑材料用量及不同结构形式对加固后节点抗震性能的影响。(2)确定加固节点拟静力试验方案,进行GHPFRCC加固节点抗震试验,对加固节点的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、强度退化、延性系数、耗能特性等进行分析。(3)对加固前后节点的抗震性能各项数据进行对比,研究自密实GHPFRCC加固前后节点抗震性能的影响。(4)采用有限元分析软件Open Sees对加固后装配式梁柱节点进行变参分析,研究轴压比和配筋率两个因素对自密实GHPFRCC装配式梁柱节点抗震性能的影响。结果表明:(1)使用自密实GHPFRCC加固后,各个节点的承载能力及耗能能力均不同程度上升。(2)自密实GHPFRCC的用量越多,加固后节点的抗震性能越好。(3)在核心区设置附加钢筋并与自密实GHPFRCC的结合方式的装配式节点抗震性能最好。(4)使用自密实GHPFRCC加固节点可以有效提高节点的耐损伤能力。(5)自密实GHPFRCC加固混凝土节点的核心区可以提升节点抗剪切能力及延性,破坏形式发生改变,由原先的核心区剪切破坏变为梁端发生塑性铰破坏。(6)Open Sees软件可以较好地对加固后的节点进行有限元分析,研究多参数影响规律。
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