FRP筋混凝土框架結構振動臺試驗設計及抗震性能分析.pdf

1、目前，國內外FRP(Fiber Reinforced Polymer)筋混凝土結構方面的研究主要集中在構件方面，有關FRP筋混凝土框架整體抗震性能方面的研究較少。而且對FRP筋混凝土框架的抗震性能的研究多采用擬靜力試驗方法及有限元分析，缺少動力方面的研究分析。因此，開展FRP筋混凝土框架結構在地震等動荷載作用下的抗震性能的研究非常必要。振動臺試驗方法是結構抗震試驗方法中最直接有效的動力試驗方法，它可以真實地再現(xiàn)地震過程，用以研究結構的地

2、震反應、破壞機理、抗震性能等，是目前應用最為廣泛的一種結構抗震試驗方法。本研究內容是在分析FRP筋力學性能、FRP筋混凝土結構抗震性能方面文獻基礎上，進行FRP筋的力學性能試驗和混凝土材性試驗，擬定FRP筋混凝土框架結構振動臺抗震試驗方案。根據(jù)相似關系進行了1/4縮尺的FRP筋混凝土框架結構模型設計及模型制作，并進行模型結構的配重布置、量測結構布置等，為進行振動臺試驗做好前期的準備工作。進而，應用SAP2000有限元分析軟件建立FRP筋

3、混凝土框架結構試件的有限元模型，選取4條地震波，對其進行共52個工況的動力時程分析，包含單向地震輸入、雙向地震輸入和三向地震輸入。得到結構在不同地震波、不同加速度幅值下的加速度反應、位移反應、結構動力特性。并依據(jù)現(xiàn)有抗震規(guī)范以層間位移角為評價指標，對結構抗震性能進行評價，同時為后續(xù)的震動臺試驗提供理論支持。
　　本研究主要內容包括：⑴從加速度響應來看，模型結構各樓層的最大加速度基本呈倒三角分布，頂層的加速度響應最大;同一加速度峰值

4、下，汶川地震波引起的加速度響應最大，說明模型結構的最大地震響應不僅取決于輸入地震動的加速度峰值，還取決于地震波的頻譜特性;豎向地震波的加入，對模型結構在X、Y向的水平地震作用影響不大。⑵從位移反應看，同一加速度峰值下，汶川波引起的樓層位移最大，其次是蘭州人工波，再次EL-Centro波，Taft波激勵下的模型結構樓層位移最小。說明模型結構的最大位移反應不僅與輸入地震動的加速度峰值有關，還與地震波的頻譜特性有關;同一地震波作用下，加速度峰

5、值越大，模型結構樓層位移反應也越大，說明結構剛度逐漸下降，變形逐漸增大;豎向地震作用的輸入，對結構水平位移反應影響甚微。⑶從結構剛度看，一層柱抗側剛度較二、三層的剛度小，在地震作用下最容易發(fā)生破壞。所以在進行FRP筋混凝土框架結構設計時，應著重考慮底部柱剛度，采取增大底部柱子截面等措施加強底層柱剛度。⑷從層間位移角指標來看，結構的層間位移角最大值主要集中在底層，表明結構底層在地震動作用下較二、三層更易發(fā)生較大變形，導致破壞，應加強底部抗