自控耗能UPPC框架自控耗能元件设计及重新张拉加固试验研究

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纵观21世纪初的多次大地震,其突发性强,破坏性大,次生灾害严重等显著特点,给人类生命财产和生活带来了巨大的破坏,给国家社会带来巨大的经济损失。但是地震过后许多建筑物并没有完全倒塌,对于这些地震后破坏但是没有倒塌的结构怎么加固达到重新使用要求,是摆在结构工作者面前一道难题。这无论是对震后灾区的恢复重建工作,还是对社会的绿色可持续发展,资源重复利用都具有重大的意义。近年来可恢复功能建筑的研究也是如火如荼,如将可恢复功能建筑与建筑加固技术一起应用在于地震区,可恢复功能建筑在地震过后不会发生结构性的破坏,经过有效快速的加固能够很快的恢复建筑物的功能。  本课题组提出了UPPC自控耗能框架结构,是一种可恢复功能建筑结构。其主要特点是在框架梁中设置自制的自控耗能元件,梁中的预应力筋作用在其上,在罕遇地震作用下,耗能元件破坏使得预应力筋松弛使框架形成梁铰破坏机制,而基本结构并没有倒塌。通过对破坏梁重新张拉预应力筋并塑性铰区加固后,使得框架结构恢复承载力。本文对耗能元件进行了改进并通过试验探究其力学性能;设计制作了两榀带有自控耗能UPPC框架,对其中一榀框架进行低周反复荷载试验直至破坏,对其中另一榀设有耗能元件的框架在自控元件破坏后进行预应力筋张拉并加固,再次低周反复荷载试验检验其承载力以及抗震性能。主要研究工作如下:  1)基于范贤玉自控元件概念设计和翟建雷的自控元件设计提出了一种新的自控元件设计思路,设计一种新的自控元件形式,给出了自控元件的构造组成与制作工艺流程。通过试验对自控元件在静载作用下的破坏模式和极限承载力进行了研究。  2)设计和制作了两榀单层单跨框架,两榀都为带有耗能元件的无粘结预应力(UPPC)框架,一榀框架KJ1进行低周反复荷载试验直至破坏;另一榀J2水平加载至自控元件破坏,以备对元件破坏后的框架进行加固。  3)对KJ2的框架梁进行加固前后梁端承载力计算,提出重新张拉加固的流程及操作;对加固后的框架JGKJ2进行低周反复荷载试验。试验后对比分析了KJ1和加固后框架JGKJ2的抗震性能,结果表明如下:  对两者受力过程、破坏形态、特征荷载、延性性能、耗能能力等进行了研究。研究表明:自控耗能的UPPC框架结构在反复荷载作用下可以形成梁铰机制;  低周反复荷载试验表明自控耗能UPPC框架重新张拉加固后的是可以继续承载的,但是加固后的抗震性能不如加固前的框架的抗震性能。
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