钢筋混凝土震后损伤节点修复加固试验研究.pdf

第 4 4卷第 1 2期 2 0 1 3年 1 2月 Vo 1 4 4 No 1 2 DC C 2 0 1 3 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o 1 1 2 7 钢筋混凝土震后损伤节点修复加固试验研究 韩建强 2 ， 刘冉冉 ， 倪 国葳 ， 刘 波 ( 1 河北联合大学建筑工程学院 ，0 6 3 0 0 9，河北唐山 ； 2 河北省地震 工程研究中心 ，0 6 3 0 0 9，河 北唐山) 摘要 ： 对4 个震后损伤节点不同部位进行加 固修复 ， 并对修 复后 的节点构件进行低周反复加载试验 ， 研究 碳纤维加固修复和钢板加 固修复的构件抗震性能。试验结果表明， 采用碳纤维加 固修复 节点构件和采用粘钢板 加 固修复节点的技术均可实现 较好 的耗能能力和较高的承载能力 。 关键词 ： 损伤 ； 节点 ； 加固 ； 抗震性能 中图分类号 ： T U 3 7 5 4 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 7 2 6 ( 2 0 1 3 ) 1 2 1 1 2 7 0 3 EXPERI M ENTAL S TUDY oF REI NFORCED CONCRETE NoDE oN P oS T E ART HQU AKE DAMAGE RE P AI R RE I NF ORC EME NT HAN J i an - qi a n g 。 ， LI U Ra n -r an ，NI Gu o- wei ，LI U Bo ( 1 C i v i l E n g i n e e r i n g o f H e b e i U n i t e d Un i v e r s i t y ， 0 6 3 0 0 9 ，T a n g s h a n ，H e b e i ， C h i n a ； 2 E a r t h q u a k e E n g i n e e r i n g R e s e a r c h C e n t e r o f H e b e i P r o v i n c e ，0 6 3 0 0 9 ，T a n g s h a n ，H e b e i ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：T he f o u r e a rth q u a k e d a ma g e o f n o d e s i n d i f f e r e n t p a r t s o f t h e r e i n f o r c e me n t a n d r e p a i r ，a n d r e p a i r o f n o d e c o mp o n e n t s f o r t h e c y c l i c l o a d i n g t e s t ，s t u d y o n t h e c a r b o n f i b e r r e i n f o r c e me n t a n d s t e e l r e i n f o r c e me n t c o m p o n e n t s e i s mi c p e r f o r ma n c e ，t h e t e s t r e s u l t s s h o w t h a t ，b y u s i n g c a r b o n f i b e r r e i n f o r c e me n t j o i n t m e m b e r a n d t h e p l a t e s t i c k i n g r e i n f o r c e me n t a n d r e p a i r n o d e t e c h n o l o g y c a n a c h i e v e g o o d a b i l i t y o f e n e r gy d i s s i p a t i o n a n d h i g h b e a r i n g c a p a c i t y Ke y wo r d s ：i n j u r y ；n o d e ；s t r e n g t h e n i n g ；s e i s mi c p e rf o rma n c e 我国是地震发生较频繁的国家之一 ，根据地震对 整体结构或结构的部分构件造成 的损伤程度不同采取 不同的处理方案 是震后建筑重建和修复的重要工作 内容之一。 另外 ， 我国早期的部分房屋抗震设计已达不 到现行抗震设防要求 ，导致大量既有建筑的整体构件 或部分构件需要进行加 固处理。对震后损伤构件和既 有建筑构件进行合理有效的修复加固处理具有重要的 现实意义和经济效益 。 为研究震后带损伤的节点经修复加固处理后的抗 震性能 ，首先对完好试件进行低周反复加载至构件受 力钢筋达到屈服应变时停止加载，此时节点端部会出 现多条裂缝 ，用此过程用来模拟 由于地震作用而使节 点产生损伤的构件 ，卸载后对损伤构件采用不同方案 进行修复加 固处理 ，然后对修复加固后的构件再进行 低周反复加载试验至构件最终破坏 ，从而研究震后损 伤构件修复加固处理后的抗震性能 。 l 试 件设计 本次试验共设计4 个试件 ，分别 为2 个梁端不同配 筋率和2 个柱端相 同配筋率的节点试件 。 试件制作完成 收稿 日期： 2 0 1 3 0 9 2 0 基金项 目： 国家 自然科学基金项 目( 5 1 2 0 8 1 7 1 ) 作者简 介： 韩建 强 ( 1 9 7 7 一) ， 河 北永年 人 ， 博士 ， 副教授 ， 主要研 究方 向为 钢筋混凝土结构工程设计和抗震研究 ， e ma i l ： t s h j q 1 3 9 c o i n 后，采用低周反复加载至梁端或柱端受力钢筋达到屈 服应变时停止加载。 对梁端或柱端带损伤的4 个节点分 别进行钢板和碳纤维修复加 固处理 。然后再对修复加 固处理后的试件进行低周反复加载的破坏试验研究。 2 个梁端损伤试件和2 个柱端损伤试件的尺寸、 配筋及加 固方案分别见表1 ， 2 。表中混凝土等级为C 3 0 ； 箍筋为 HP B 2 3 5 级钢 ， 纵筋为HR B 4 0 0 级钢 ； 混凝土保护层厚度 为 1 5 m m。 表 1 梁端损伤试件尺寸 、 配筋及加固方案 试件号 粱截面 r a m 粱端纵筋 梁端箍筋 梁端加固方案 J D L 一 1 1 5 0 x 3 0 0 4 1 4 胡 5 5 0 粘钢板 J D L 一 2 1 5 0 x 3 0 0 4 1 8 似； 5 0 碳纤维 表 2 柱端损伤试件尺寸 、 配筋及加固方案 试件号 柱截面 inm 梁端纵筋 梁端箍筋 柱根加 固方案 J D Z 一 1 3 0 o x 3 0 o 8 1 4 由 5 5 0 粘钢板 J D Z 一 2 3 0 0 x 3 0 0 8 1 4 5 5 0 碳纤维 2 加载方案 试验采用荷载一 位移混合控制的低周反复加载方 案 ， 即在构件受力钢筋屈服前采用力控制逐级加载 ， 受 力钢筋屈服后采用位移控制逐级加载。加载方案见图 1 ， 加载装置见图2 。 1 1 2 8 建筑技术 第 4 4卷第 1 2期 8 6 ， 。 6 I I 人 八 八 导 4 m ： V1 ：i V V V y 一6 一8 图 1 荷载一 位移混合控制加载示意 图 2 试件加载装置示意 ( a ) 节点梁加载装置； ( b ) 节点柱加载装置 3 试验过程及破坏形态 4 4 - 试件在低周反复加载至受力钢筋屈服时 ， 均在 梁端或柱根出现多条裂缝( 图3 ) 。 卸载后试件基本可以 恢复原状 ， 但已存在明显损伤 ， 对损伤构件进行修复加 固处理 ( 图4 ) 。 ( a ) ( b ) 图 3 裂缝情况 ( a ) 梁端损伤； ( b ) 柱端损伤 ( b ) 图 4修复加 固处理 ( a ) 钢板修复加 固； ( b ) 碳纤维修复加固 修复加 固处理后 的试件在低 周反复加 载至破坏 时， 受力钢筋应变已远超屈服应变 ， 且经修复加固处理 后 的构件节点破坏表现出较好的延性。 4 试验结果 4 个试件在低周反复加载至受力钢筋屈服及修复 加 固处理后重新加载至破坏的滞回曲线见图5 。 m m ( b) 6 0 4 0 2 0 Z 0 2 0 - 4 0 -6 0 -4 0 2 0 0 2 0 4 0 6 0 A mm ( d ) 图 5 加 固修复节点构件滞回曲线 ( a ) J D L - 1 ； ( b ) J D L 一 2 ； ( c ) J D Z 一 1 ； ( d ) J D Z 一 2 如 加 加 0 加 一 菰嚣麓簿登攥鹣 一 蘩 壤鬃囊鬟蘩鬻 鬻 瑟lI l重llI曩 鬃 一 第 4 4卷 第 1 2期 2 0 1 3年 1 2月 Vo 1 4 4 No 1 2 De c 2 01 3 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o l 1 2 9 岛式双层地铁车站热环境优化分析 符泰然 ，赵卫平2 ，史聪灵 ，钟茂华 ( 1 清华 大学热能 工程 系， 热科学与动力工程教育部重点实验室 ， 1 0 0 0 8 4， 北京 ；2 合肥工业大学土木与水 利工程学院 ， 2 3 0 0 0 1 ， 合肥 ； 3 中国安全生产科学研究院交通安全研究所 ， 1 0 0 0 1 2 ， 北京 ) 摘要： 结合一典型双层岛式地铁车站 ， 分析人流变化对室内环境 的影响 ， 发现站台环境能较好地响应人流 变化 。 当送风量变小时 ， 站台热环境仍能满足要求 ， 但其空气 品质有所下降 ； 站厅 由于空间大 ， 当送风量减小时室 内空气掺混不足 ， 部分区域温度升高 ， 会加剧室内环境 的不均匀性 。 关键词 ： 地铁 ； 热环境 ； 相对热指标 ； 空气龄 中图分类号 ： T U 8 3 1 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 7 2 6 ( 2 0 1 3 ) 1 2 一 l 1 2 9 0 4 THER I AL ENVI RoNM ENT oPT I ZATI oN oF A TW o LAYER I s LAND S UBW AY STATI oN FU Tai -r an ，ZHAO W ei - pi n g ，SHI Co ng -l i n g 。 ，ZHONG Mao -h u a 3 ( 1 K e y L a b o r a t o r y f o r T h e r ma l S c i e n c e a n d P o w e r E n g i n e e ri n g o f Mi n i s t ry o f E d u c a t i o n ，D e p a r t m e n t o f T h e rma l E n g i n e e ri n g ，T s i n g h H a U n i v e r s i t y ，1 0 0 0 8 4 ，B e i j i n g ，C h i n a ；2 S c h o o 1 o f C i v i l E n gin e e r i n g ，H e f e i U n i v e rsi t y o f Te c h n o l o g y ，2 3 0 0 01 ，He f e j ，Ch i n a ；3 I n s t i t u t e o f T r a n s p o r t a t i o n S a f e t y ，Ch i n a Ac a de my o f S afe t y S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ，1 0 0 0 1 2 ，B e i j i n g ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：I n t h i s p a p e r ，b a s e d o n a t y p i c a l t wo l a y e r i s l a n d s u b wa y s t a t i o n mo d e l ，t h e r ma l e n v i r o n me n t a n d i n d o o r a i r q u a l i t y o f t h e s t a t i o n a r e a n a l y z e d wh i l e v e n t i l a t i o n i s c h a n g i n g wi t h c o o l l o a dI t i s f o u n d t h a t i n d o o r a i r q u a l i t y i s Wo r s e n a n d n o n -u n i f o r m o f t e mp e r a t u r e fie l d i n c r e a s e s i n t h e s u b wa y s t a t i o n h a l 1 Ke y wo r d s ：s u b wa y s t a t i o n ；t h e r ma l e n v i r o n me n t ；r e l a t i v e wa rm t h i n d e x ；a i r a g e 自1 8 6 3 年第一条地铁线路在伦敦开通后 ，世界上 已有4 0 多个 国家 的1 2 0 多座城 市建 有地铁【1 】 。 由于 收稿 日期 ： 2 0 1 3 1 0 0 5 基金 项 目： 国家十二 五科技 支撑 计划 ( 2 0 1 2 B A K2 4 B 0 2 ) ； 自然 科学基 金 ( 5 1 2 7 4 1 7 6 ) 作者简介 ： 符泰然( 1 9 7 8 一 )， 男 ，满族 ， 内蒙 古通辽人 ， 副教授 ， 博 士 ， 主要 研 究方 向为工程热物理 ， e ma i h t r f u m a i l t s i n g h H a e d u c n 地铁站人员密度高、 设备运行集中 。 为维持适宜的室内 环境需排除大量热量 ， 且地铁往往除出入口以外 ， 基本 与外部大气隔绝 ， 若没有良好的通风空调措施 。 就无法 维持舒适健康的室内环境。因此合理地设计和维护通 风空调系统 ，是保证地铁站内部环境舒适健康和运行 节能的关键。 从图5 可见损伤构件经加 固修复后 ， 抗震性能得到 很大改善 ， 可有效抑制塑性铰区域混凝土破坏 ， 表现 出 较好的束缚作用 。 从而提高了结构的延性和抗震性能。 从整个加载过程中看 ， 无论是带损伤构件 ， 还是碳 纤维或钢板加固构件的刚度均表现 出随位移加载的增 大而减小 ； 但试件后期刚度退化相对减小 ， 且刚度退化 速率呈递减趋势。 碳纤维加固构件与钢板加固构件刚度退化有所不 同 ， 碳纤维加固构件 前期刚度 比钢板加 固构件略 高 ， 但 后期刚度退化较快 。 5结语 通过对钢筋混凝土损伤节点的加 固修复试验研究 及数据分析 ， 表明加 固修复后的节点构件承载能力 、 延 性和地震耗能能力都得到了很大程度的改善。 ( 1 )采用碳纤维加固的梁和采用钢板加 固的梁承 载能力较加固前均有所提高，加 固修复后 的梁在破坏 前均可保证有好的耗能能力和延性性能。 ( 2 )采用碳纤维加 固的柱和采用钢板加固的柱承 载能力较加固前均有所提高，加 固修复后 的柱在达到 规范规定的侧向弹塑性位移限值时 。仍可保持较好 的 抗 震性 能 。 参考文献 【 1 刘波地震损 伤混凝土结构修复加 固方法试验研究【 D 唐 山 ： 河北 联合 大学 ， 2 0 1 2 【 2 】 王冬雁 ， 李振宝 ， 卢海波 ， 等混合装配无粘结预应力梁加固试验研 究f J 1 工程抗震与加固改造， 2 0 0 8 ， 3 0 ( 1 ) ：2 3 2 7 3 】 Ma r c o A r d u n i A n g e l o D i fom ma s o A n t o n i o N ann i B ri t t l e f a i l u r e i n F R P p l a t e a n d s h e e t b o n d e d b e a m s【 J 】 A C I S t r u c t u r al J o u r n al， J u l y - Au g u s t 2 0 0 7 f 4 1 赵彤 ， 谢剑碳纤维布补强加 固混凝土结构新技术【 M】 天津：天津 大学出版社 ， 2 0 0 1 【 5 】 蒙文 ， 梦燕 ， 余志山 碳纤 维布加 固高强度钢筋混凝土梁的短期挠度 分析 J 1 建筑技术 ， 2 0 1 2 ,4 3 ( 7 ) ： 6 5 2 6 5 5