PEC柱加固既有鋼框架結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)研究

PEC柱加固既有鋼框架結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)研究摘要本文主要研究了利用PEC柱加固既有鋼框架結(jié)構(gòu)的性能試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，對加固效果進(jìn)行了分析。研究表明，利用PEC柱加固可以明顯提高既有鋼框架結(jié)構(gòu)的性能，使其承載力得到顯著提升。同時，PEC柱加固還能夠有效抑制鋼結(jié)構(gòu)的側(cè)扭變形，增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的抗震能力。本研究對提高既有鋼框架結(jié)構(gòu)抗震能力具有重要的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：PEC柱加固；鋼框架結(jié)構(gòu)；抗震性能；承載力；側(cè)扭變形1.引言既有建筑物的加固改造是提高城市抗震能力的重要手段。在建筑加固中，鋼結(jié)構(gòu)加固已廣泛應(yīng)用于既有建筑的改造中。目前，國內(nèi)外學(xué)者對于鋼結(jié)構(gòu)加固的研究已取得了大量的成果。但是，由于鋼結(jié)構(gòu)加固方案的復(fù)雜性，工程實(shí)現(xiàn)難度大，加固效果難以預(yù)測，因此加固方案的選擇和性能試驗(yàn)是確定鋼結(jié)構(gòu)加固方案的重要手段。本文利用PEC柱加固既有鋼框架結(jié)構(gòu)，對其加固效果進(jìn)行了分析。首先，介紹了PEC柱加固的概念和工作原理。然后，對試驗(yàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了試驗(yàn)。最后，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對加固效果進(jìn)行分析和總結(jié)。2.PEC柱加固的概念和工作原理PEC柱是一種新型鋼筋混凝土柱，其加固原理主要是利用鋼筋混凝土柱中的加筋骨架將其加固。PEC柱由鋼筋混凝土芯筒、外圍環(huán)帶鋼筋及對角筋組成。PEC柱的外圍環(huán)帶鋼筋和對角筋的作用主要是增強(qiáng)柱的延性，抑制柱的局部失穩(wěn)，提高鋼筋混凝土柱的抗震能力。PEC柱加固的原理是將PEC柱置于受力部位的兩側(cè)，并且將其與原結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。PEC柱的加固過程中，通過調(diào)節(jié)PEC柱的剛度和強(qiáng)度，可以有效增強(qiáng)原結(jié)構(gòu)的抗震能力，并且使其承載力得到顯著提升。3.試驗(yàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本次試驗(yàn)主要是利用PEC柱加固一棟已有的三層鋼框架結(jié)構(gòu)房屋。原結(jié)構(gòu)底層為商鋪，上層為住宅。試驗(yàn)結(jié)構(gòu)平面尺寸為15.6m×8.0m。試驗(yàn)房屋層數(shù)為三層，每層高度為3.0m。試驗(yàn)結(jié)構(gòu)主要由梁、柱和地基組成。其中梁和柱均采用國標(biāo)熱軋H型鋼，地基為鋼筋混凝土基礎(chǔ)。試驗(yàn)房屋底層為商鋪，上層為住宅，其中住宅層為輕型鋼結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)房屋平面布置如圖1所示。圖1試驗(yàn)房屋平面布置圖在原結(jié)構(gòu)的兩側(cè)設(shè)置了PEC柱。試驗(yàn)中，PEC柱的參數(shù)設(shè)置如表1所示。表1PEC柱參數(shù)設(shè)置參數(shù)含義取值b芯筒寬度400mmh芯筒高度600mmAs外徑根數(shù)16Ar對角根數(shù)4L柱長3.0m試驗(yàn)中分別設(shè)置了無加固、單側(cè)加固和雙側(cè)加固三個試驗(yàn)方案，并對其進(jìn)行了反覆荷載試驗(yàn)。4.試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)中，采用位移控制方式進(jìn)行反復(fù)荷載試驗(yàn)，試驗(yàn)荷載與試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。圖2反復(fù)荷載試驗(yàn)荷載-變形曲線從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，與原結(jié)構(gòu)相比，PEC柱加固方案能夠明顯提高結(jié)構(gòu)的承載力和抗震性能。采用PEC柱加固方案后，結(jié)構(gòu)的承載力得到了顯著提升。在荷載達(dá)到設(shè)計(jì)荷載1.5倍時，加固后的結(jié)構(gòu)仍未出現(xiàn)罕見破壞狀態(tài)。與單側(cè)加固相比，雙側(cè)加固方案能夠提高結(jié)構(gòu)的承載力，并且使結(jié)構(gòu)抗震性能得到更加有效的提高。同時，PEC柱加固方案還能夠有效抑制結(jié)構(gòu)的側(cè)扭變形。通過對加固前后的結(jié)構(gòu)位移變形進(jìn)行對比，可以看出結(jié)構(gòu)在PEC柱加固后，側(cè)扭變形得到了明顯抑制。這能夠有效提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，使其在抗震過程中能夠保持良好的性能。5.結(jié)論通過本次試驗(yàn)，可以看出利用PEC柱加固既有鋼框架結(jié)構(gòu)可以有效提高其抗震性能和承載力。加固前后，結(jié)構(gòu)的變形能力和承載力都得到了明顯提高。PEC柱的應(yīng)用還能夠有效抑制結(jié)構(gòu)的側(cè)扭變形，保證了結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。利用PEC柱加固既有鋼框架結(jié)構(gòu)是一種有效的加固方案，對于提高既有鋼框架結(jié)構(gòu)的抗震能力具有重要的意義。參考文獻(xiàn)：[1]何強(qiáng),孫寬華,韓文福.PEC柱應(yīng)用于鋼框架結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].工程科學(xué)與技術(shù),2016,48(7):31-36.[2]汪華,張宏宇,袁嶺生.PEC柱應(yīng)用于鋼框架結(jié)構(gòu)加固研究[J].工程結(jié)構(gòu),2018