局部加固对RC框架结构整体性能的影响

摘要

在实际工程中，由于局部使用功能发生改变（如放置大型设备）导致局部竖向荷载增大，虽然结构的整体承载能力和抗震能力能满足要求，但局部构件的承载力却超出了规范的要求。在实际结构加固设计时，大部分设计人员只是对这些构件进行了加固，但局部加固会对结构整体产生哪些影响，目前的研究很少，而且文献显示，国内外对结构加固在构件层次的承载能力和抗震性能的试验和理论研究较多，对局部加固如何影响结构整体抗震性能的数值模拟较少。为此，本文对局部加固结构进行了有限元分析，旨在研究局部加固对RC框架结构整体抗震性能的影响，主要研究内容如下:
　　(1)应用PKPM设计了一个6层框架模型，为了研究局部加固位置的改变对整体框架的影响，设计了四种加固方案，即分别对结构的一个角部、一个端部进行非对称加固，对结构的四个角部和中间部位进行对称加固;根据加固规范的设计规定和构造规定，通过计算最终确定了加固方案。
　　(2)应用SAP2000对原模型和加固模型进行了模态分析，对比研究了结构加固前后的周期和振型，结果表明:四角对称加固有助于降低扭转的影响;非对称加固易产生薄弱部位。
　　(3)应用SAP2000对原模型和加固模型进行了反应谱分析，对比研究了结构加固前后的底层未加固柱的底部剪力、楼层位移比和层间位移角，结果表明:中间对称加固模型对与加固部位相邻的框架柱的剪力分配影响较大，端部非对称加固对与加固部位相距最远的非加固端的边柱的剪力分配影响较大;加固层数越多，非对称加固模型的刚心和质心偏离越大;对称加固可以有效提高结构的抗侧移刚度。
　　(4)应用SAP2000对原模型和加固模型进行了Pushover分析并用能力谱法得到它们在7度抗震设防烈度下的目标位移，对比研究了结构加固前后的基底剪力-顶点位移曲线、性能点、楼层位移、层间位移角和塑性铰的分布，对结构加固前后的抗震性能进行了评估。结果表明:相对于对称加固模型，非对称加固模型的整体刚度降低的更快;在横向推覆作用下，随着推覆步数或加固层数的增加，不对称加固模型纵向两端的横向楼层位移差别逐渐增大;当结构达到性能点时，非对称加固模型的框架柱上的塑性铰比对称加固模型的多，且在推覆总步数相同的前提下，非对称加固模型框架梁端部第一次出现塑性铰，框架柱端部第一次出现塑性铰时对应的推覆步数均比对称加固模型提前了，故在罕遇地震作用下，非对称加固结构的安全储备更少。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 研究意义

1．2 混凝土结构加固的研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 存在的问题

1．4 本文的主要研究内容

2 RC框架局部加固方案设计及模型的建立

2．1 RC框架局部加固方案设计

2．1．1 RC框架的设计

2．1．2 RC框架配筋结果

2．1．3 设计规定及构造措施

2．1．4 加固计算公式

2．1．5 加固方案的确定

2．1．6 加固量计算

2．2 SAP2000有限元模型的建立

2．3 本章小结

3 RC框架结构局部加固前后的模态分析和反应谱分析

3．1．1 周期

3．1．2 振型

3．2 RC框架结构局部加固前后的反应谱分析

3．2．1 柱底部剪力

3．2．2 位移比

3．2．3 层间位移角

3．3 本章小结

4 RC框架结构局部加固前后的Pushover分析

4．1 Pushover分析方法的基本理论

4．2 结构抗震性能评估指标

4．2．1 目标位移

4．2．2 层间位移角

4．2．3 破损指标

4．3 Pushover分析的加载模式、加载控制及塑性铰的定义

4．3．1 侧向水平加载模式与分析工况

4．3．2 加载控制与目标位移的确定

4．3．3 塑性铰的定义

4．4 RC框架结构局部加固前后的抗震性能分析评估

4．4．1 基底剪力-顶点位移

4．4．2 性能点

4．4．3 楼层位移

4．4．4 层间位移角

4．4．5 塑性铰的分布

4．5 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

个人简历、在校期间学术成果

致谢