基于性态的FRP抗震加固低延性填充墙RC框架设计方法研究

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1、博士学位论文基于性态的FRP抗震加固低延性填充墙RC框架设计方法研究RESEARCHOFPERFORMANCE-BASEDDESIGNMETHODFORSEISMICRETROFITOFLOW-DUCTILITYMASONRYINFILLEDREINFORCEDCONCRETEFRAMESUSINGFRP潘晓兰哈尔滨工业大学2018年3月国内图书分类号：TU375.4TU352.1学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工学博士学位论文基于性态的FRP抗震加固低延性填充墙RC框架设计方法研究博士研究生：潘晓兰导师：邹超英教授副导师：王震宇教授申请学位：工学博

2、士学科：结构工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2018年3月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU375.4TU352.1U.D.C:624DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringRESEARCHOFPERFORMANCE-BASEDDESIGNMETHODFORSEISMICRETROFITOFLOW-DUCTILITYMASONRYINFILLEDREINFORCEDCONCRETEFRAMESUSINGFRPCandidate：PanXiaolanSupervisor：Prof.ZouC

3、haoyingAssociateSupervisor:Prof.WangZhenyuAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：StructuralEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefence：March,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要近年来发生的地震中，大量带有填充墙的钢筋混凝土（ReinforcedConcrete,RC）框架结

4、构由于缺乏足够的延性与耗能能力而发生严重破坏甚至倒塌。这类低延性填充墙RC框架结构包括1970年以前未进行抗震设计，或由于抗震规范修订而不能满足现行抗震设计规范要求的现役结构。目前我国抗震设防地区仍存在大量的现役低延性填充墙框架结构，由于填充墙的存在使结构整体延性和变形能力大幅降低，在未来罕遇地震作用下存在较高的倒塌风险，因此急需进行震前抗震加固。纤维增强复合材料（Fiber-ReinforcedPolymer,FRP）由于轻质、高强、耐久性好、对结构扰动小和便于施工等优点，已在混凝土结构的抗震加固领域得到广泛应用，但是相关研究还不够系统与充分，各国规范仅在FRP增强钢

5、筋混凝土板、梁、柱等构件的承载力方面给出规定，在结构整体抗震加固设计方法方面的研究几乎处于空白状态。针对现役低延性填充墙RC框架结构，以提高其结构整体抗震性能为目标，建立结构整体失效概率意义上的评价方法及可量化实施的抗震加固性能设计理论体系，已成为结构抗震加固领域能否持续发展的关键科学问题。针对目前FRP加固低延性填充墙RC框架结构抗震性能研究的不足，本文以FRP加固填充墙框架结构的精细化数值建模及验证为切入点，提出了FRP加固前后低延性填充墙框架结构抗震性能状态的划分方法与量化指标，在此基础上研究了不同高度填充墙框架结构的地震易损性，给出了整体失效概率最小的加固方式，

6、初步提出了FRP抗震加固填充墙框架结构基于性态的设计方法，主要研究内容包括：(1)基于OpenSees（OpenSystemforEarthquakeEngineeringSimulation）分析平台，开发了用于构件和结构抗震性能分析的填充墙材料模块，通过对已有试验进行数值模拟分析，验证了FRP加固填充墙RC框架结构有限元模型的准确性和可靠性，为后续进行大量的未加固和FRP加固填充墙框架结构的抗震性能分析奠定了基础。(2)考虑柱截面尺寸、轴压比、剪跨比、纵筋配筋率、混凝土强度、纵筋屈服强度、填充墙抗压强度、高宽比和厚度等参数，对未加固和不同FRP加固方案下填充墙框架结

7、构的抗震性能进行了大量的参数分析，探讨了其层间位移角的变化规律，确定了FRP加固前后填充墙框架结构不同抗震性能状态的划分-I-哈尔滨工业大学工学博士学位论文方法与量化指标。(3)依据我国旧抗震规范分别设计了五层、十层和十五层填充墙RC框架结构，以代表现役低层、中层和高层的低延性填充墙框架结构，基于极大似然估计算法，分析了FRP加固前后不同高度填充墙框架结构的地震易损性，完成了不同加固方案下填充墙框架结构基于概率意义的抗震性能评定，最终给出了低层、中层和高层填充墙框架结构采用FRP抗震加固的概念设计原则。(4)研究了不同结构特征参数及不同加