震后钢管混凝土框架结构抗震性能评价及加固技术研究

钢管混凝土结构具有良好的抗震性能，在地震设防区有广泛应用。本课题通过试验研究、理论分析和数值模拟相结合的手段，根据"诊断-评价-加固-再评价"的思路，以最常见的钢管混凝土框架结构为研究对象，标识震后钢管混凝土结构损伤位置和严重性，评判是否需要加固和可否继续使用，对需加固结构提出修复方案，以加快灾区重建，保障人类生命和财产安全。.通过四层钢管混凝土空间框架模型损伤识别试验，提出震后钢管混凝土框架结构的损伤分析和识别方法；运用模糊数学中的综合评判方法，确定多因素与模糊损伤集合的关系，建立钢管混凝土框架结构地震损伤综合评估体系；分析震损钢管混凝土框架结构加固机理，应用新材料新工艺，探讨震损其加固修复方法；通过三层两跨震损钢管混凝土框架结构模型加固修复后拟静力加载试验，评估加固修复后结构的抗震性能。研究成果为制定钢管混凝土结构抗震鉴定与加固技术规程提供依据。

现行《建筑抗震鉴定标准》、《建筑抗震加固技术规程》和《地震灾后建筑鉴定与加固技术指南》均未涉及钢管混凝土结构的抗震加固问题。本课题以最常见的钢管混凝土框架结构为研究对象，根据“诊断-评价-加固-再评价”的思路，通过系统的试验和理论研究，取得的成果主要表现在以下几个方面：. （1）设计并制作了钢管混凝土空间框架结构模型，通过模拟损伤，对模态试验的频率敏感性分析和振型敏感性分析，提出了适用于钢管混凝土框架结构的损伤分析和诊断方法，指出了震后钢管混凝土结构损伤识别研究的发展方向。. （2）提出了一种震后钢管混凝土框架结构损伤评判的方法，该方法可以定量地计算钢管混凝土框架结构震损程度，为震后评判钢管混凝土框架结构是否需要加固和可否继续使用提供决策依据。. （3）分别研究了碳纤维布（CFRP）、钢构套和混凝土套3种方法加固震损钢管混凝土框架柱-钢梁节点的受力性能，对其加固效果进行了分析和评价。考虑构件初始损伤的影响，建立了考虑构件初始损伤的承载力计算公式。. （4）分别研究了碳纤维布（CFRP）、钢构套2种方法加固震损钢管混凝土框架柱的受力性能，评价其加固效果。建立了碳纤维布加固方钢管混凝土柱的恢复力模型及滞回规则，该恢复力模型能较全面地反映试件的实际受力性能，可供碳纤维布加固钢管混凝土柱及其结构非线性地震反应分析及抗震加固应用。. （5）研究了碳纤维布和钢板加固修复震损钢管混凝土框架结构的受力性能及加固效果。. （6）采用非线性有限元分析方法，引入损伤指标对震损框架材料的力学性能参数进行折减，建立了震损后钢材和核心区混凝土的本构关系模型，并利用确定的本构关系对加固损伤方钢管混凝土柱和钢管混凝土柱-钢梁框架结构进行数值模拟计算。基于数值模拟成果，改变试验参数，如框架损伤度、纤维加固量等，进一步分析震损钢管混凝土框架柱和钢管混凝土柱-钢梁框架结构修复后的受力性能。. 研究成果为制定《钢管混凝土结构抗震鉴定与加固技术规程》提供依据。. 2012年至2015年在研期间，项目组公开发表论文17篇，培养青年教师4人（其中3人晋升副教授），培养硕士研究生8人，博士研究生1人。