裝配式GFRP筋混凝土框架結構受力分析

劉浩

摘?要：近年來，GFRP筋的使用很好地解決了普通鋼筋易銹蝕的問題。但是由于GFRP筋是熱固性材料，現(xiàn)場加工困難，采用現(xiàn)澆法施工并不合適。提出采用裝配式的結構形式進行GFRP筋混凝土的施工，并對裝配式GFRP筋混凝土框架結構的節(jié)點連接進行設計，之后通過ABAQUS模擬對一品框架結構的關鍵節(jié)點進行了受力分析。

關鍵詞：GFRP筋;裝配式;框架

中圖分類號：TB?????文獻標識碼：A??????doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.14.096

一直以來，鋼筋混凝土結構都存在一個通病，那就是鋼筋容易銹蝕，特別是沿海城市，海水會對鋼筋產(chǎn)生的腐蝕更加嚴重。近些年，許多國內(nèi)外的工程采用GFRP筋替換普通鋼筋應用到混凝土結構中，很好地解決了鋼筋易銹蝕的問題。但是，由于GFRP屬于熱固性材料，進行焊接和螺栓連接較為困難，傳統(tǒng)的現(xiàn)澆法施工難以滿足要求。近些年國家大力鼓勵裝配式結構的應用，裝配式施工大大地減少了鋼筋在現(xiàn)場加工的問題?，F(xiàn)在裝配技術較為成熟，但是主要是針對鋼筋混凝土結構的。GFRP筋與鋼筋雖然有很多相似之處，但還是有些區(qū)別，因此對于裝配式GFRP筋混凝土框架結構的節(jié)點必須進行重新設計和受力分析。

1?節(jié)點設計

1.1?基礎-柱節(jié)點設計

采用內(nèi)插連接，在基礎施工時，基礎中預埋GFRP筋，預制柱中預埋套筒，將預埋鋼筋插入套筒，在對套筒進行灌漿。另外，我們也可以用L型的連接件進行加固，如圖1所示。

1.2?預制GFRP筋混凝土梁-柱節(jié)點連接設計

由于GFRP筋一般只適合使用套筒灌漿連接、綁接連接、膠結連接，但這幾種連接方式所能提供的強度和剛度難以達到工程的要求。通過查閱相關資料，疊合結構各方面的受力性能較好，比較適合應用在裝配式GFRP筋混凝土梁-柱節(jié)點上。

1.3?預制GFRP筋混凝土梁-板節(jié)點連接設計

梁板節(jié)點連接與柱梁節(jié)點的連接相似。

2?節(jié)點的有限元分析

本文使用ABAQUS對一品框架結構的梁柱節(jié)點和梁板節(jié)點進行受力分析。

2.1?試件的分組

根據(jù)筋材的不同，分為鋼筋與GFRP筋。最后再根據(jù)配筋率的不同進行分組。

第一組：筋材采用GFRP筋。

第二組：筋材采用鋼筋。

第三組：筋材采用GFRP筋，縱筋配筋率為第一組的二倍，箍筋的配筋率不變。

2.2?結果的處理

2.2.1?極限承載力

用abaqus計算是采用static，risk的分析步，再在節(jié)點的懸臂端施加幅值荷載，此方法是用弧長法求極限荷載，得到荷載比例因子，換算后的結果如表1。

2.2.2?耗能能力

我們選擇的是位移加載的方式，各組試件加載的位移相同，加載的位移荷載如圖3所示，節(jié)點的位移荷載幅值為-0.05。

本文采用origin軟件對滯回曲線的面積進行了計算，結果見表3、4。

由上述結果可以看出：

GFRP筋混凝土節(jié)點的受力性能稍差于鋼筋混凝土節(jié)點，但當增大GFRP筋縱筋的配筋率時，可以明顯提高節(jié)點的受力性能。

3?結論

裝配式GFRP筋混凝土框架結構，具有耐腐蝕性的優(yōu)點，對于承載力和位移方面不足，可以通過增大配筋率等措施有效解決。因此在海水等腐蝕環(huán)境中，使用裝配式GFRP筋混凝土將更有利于結構的長期穩(wěn)定與安全。裝配式結構也符合國家對工業(yè)化的發(fā)展和環(huán)境保護的要求。

參考文獻

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