混凝土框架结构【增强高强混凝土框架结构抗震性能的新方法】

　　【摘 要】获得更高的结构性能要求结构有良好的抗震性能，以此减少地震对于结构的破坏和残余侧移问题。本文介绍了FRP这种新型材料在提高刚劲混凝土抗震性能中的作用。　　【关键词】高强混凝土 抗震性能 新方法
　　【Abstract】Higher structure performance requirements structure has better seismic performance, to reduce the for the destruction of the structure and residual lateral problem. This paper introduces the new materials in improving FRP strong concrete, the seismic performance in the role.
　　【Keywords】High strength concrete； the seismic performance；new methods
　　长期以来，对普通的钢筋混凝土结构抗震的设计方法的利用中发现对于高强钢筋中的应用存在一定的阻碍作用。对于框架结构中使用高强钢筋和普通钢筋混凝土进行比较后分析，结果表明高强混凝土框架在增强侧向抵抗力的同时，残余侧移也得到了显著减小。由此可见，高强钢筋在柱中有很好的作用，提高了抗震性能。
　　一、FRP加固混凝土结构
　　1、简介
　　FRP就是指纤维复合材料，是近十年来在国内外新发展起来的加固技术，是科学研究和工程应用当中的热点。FPR复合材料具有多种的优良特性，质轻、高强、耐腐蚀，将此应用到混凝土结构的抗震结构加固之中施工简便、耐久性强而且加固的效率高。目前国内应用此材料的技术已经比较成熟，在混凝土梁、板和柱构件中的技术和研究等方面都比较成熟。
　　2、优点
　　纤维复合材料中含有树脂基体和纤维增强材料，两者发挥着不同的作用。纤维增强材料具有强度高、刚度好的优点，起着承受荷载的主要作用。树脂基体将纤维增强材料包围着，分配和传递纤维之间的荷载作用，将荷载分布得更加均匀。基体和纤维之间本身就具有很好的粘结作用，纤维增强材料具有良好的抗拉强度，不易损伤而且裂纹不易产生，其本身具有以下的几个优点。
　　2.1 较高的比强度和比模量。纤维复合材料具有高强高效的比强度以及比模量，即材料强度和材料密度的比值以及材料模量和材料密度的比值数值大，说明材料具有轻质高强的优秀特性。
　　2.2 阻尼高、减震性能好
　　纤维复合材料和树脂基体材料的界面能够吸收振动的过程中产生的能量，从而是结构的振动阻尼加大，耗能更加强大。两种材料的比模量的平方根和结构自振频率成正比，复合材料具有轻质高强度的性能，自振频率达，比模量高，不容易产生共振现象。
　　2.3 较好的耐久性、耐疲劳性
　　树脂集体材料和纤维复合材料的物理化学性能都比较稳定，对结构起着保护和加固的双重作用，使刚劲混凝土的抗震性能得到很大提升。传统的钢材等建筑材料相比较，它有着更好的耐腐蚀性，在有着特殊要求的环境中可以得到很好的使用。纤维长丝的性能优秀，树脂基体的塑性要求得以体现，材料没有打的缺陷，不会出现集中应力的情况，难以形成微裂缝形式的疲劳源。同时基体对于荷载有传递的作用，疲劳破坏的缺陷得到很好的缓解。
　　2.4 良好的电热性能
　　纤维复合材料具有很好的绝缘性能，是制造绝缘体的好材料，在高频的情况下依然具有很好的介电性。纤维复合材料的热导率只有1．25～1．67KJ／(m?h?K)，是金属材料的1／100～1／1000，是理想的绝热材料。
　　2.5 施工简便且可设计性强
　　FRP是一种普遍使用的异性材料，可以有多种方式来实现强度和刚度等的特殊要求，结构的优化设计有很大的自由度，是传统的材料没有办法与之相比的。FRP加固技术施工简单，主要的步骤是将纤维片材贴到混凝土结构的表面，易于操作，省时省力。
　　3、缺点
　　3.1 弹性模量低且刚度不足
　　纤维复合材料的弹性模量仅仅是木材的3倍，钢材的十分之一，在实际使用在建筑结构中的时候常常会有刚性不足的缺陷，容易产生形变。
　　3.2 抗剪强度不足
　　树脂承担的曾建剪切强度，造成强度不足。而且材料具有各向异性的特点也是其抗剪强度不足的原因之一。
　　总而言之，纤维复合材料是有利有弊的，对其我们需要展开更多的研究，有更加深刻的工作需要继续进行。目前，国内外的研究者加强了设计和研究，对FRP材料的不足得到了很好的缓解作用。
　　二、FRP加固混凝土结构
　　FRP在目前的建筑行业的应用主要是对于刚劲混凝土结构进行加固，对其抗震等各方面的性能起到一定的提升作用。使用FRP材料加固钢筋混凝土结构的主要形式有如下的几种：
　　1、加固混凝土柱构件。FRP通过对混凝土柱进行缠绕约束，利用纤维的侧向约束能力来提高柱的抗剪能力和轴向抗压能力，这样约束混凝土来增加柱的抗震性能。
　　2、加固混凝土梁构件。在梁的底部受拉的区域粘贴上FRP材料，可以增加梁的抗弯承载力，在梁的侧面粘贴FRP可以对梁形成封闭性的包裹，抗剪承载力得以提升。
　　3、加固混凝土梁柱节点。这方面可以用合理的形式来对梁柱的节点进行包裹，后期变形的能力将会得到明显的改善，延性得以提高，抗震性能会随之改善。
　　三、FRP在新建筑中的应用
　　FRP作为一种新型的加固材料在现代建筑行业中得到了很好的发展和应用，相关的研究工作正在有条不紊的进行之中，这是FRP的一个新的发挥领域，甚至有学者提出建造出纯的FRP结构，这样其优势将会展现得更加淋漓尽致。
　　1、FRP替代筋。钢筋混凝土有着姣好的耐久性能，在实际的工程应用中应用广泛，但是遇到了一些特殊的环境如化工厂和沿海建筑物等场合，钢筋混凝土结构的保护层会由于外部环境受到影响而开裂，失去保护作用，钢筋会锈蚀。FRP具有高抗拉强度，比重小而且耐腐蚀性能好，绝缘性能优秀，在复杂的环境中也能有很好的保护性能。
　　2、FRP预应力筋。
　　FRP筋相比于普通钢筋重量不到其四分之一，但是强度却达到其6到7倍只多，具有很好的抗腐蚀性能，在实际工程中应用FRP预应力筋将会很好的减少钢筋的锈蚀和疲劳现象。
　　3、FRP型材。
　　FRP型材主要是将壳、板和管材组合起开应用的形式。例如FRP壳体系，FRP壳体预制，内填混凝土结构现场浇注，具有模版和增强约束的双重性能。混凝土承受压力，纤维壳抗拉，壳与混凝土间的作用力是由体系内设置的横向加劲肋来传递，这种体系适用面广，实用性强。
　　4、FRP纤维混凝土。
　　现为混凝土基体是水泥浆或者是砂浆，金属纤维和无机非金属纤维等是其增强材料，组合起来就是复合材料。纤维材料性能优良可以很好的避免裂缝的产生，混凝土结构的抗震性能得到显著的提高，抑制其产生收缩变形，抗疲劳性能也得到提升。
　　四、小结
　　本文主要对于高强刚劲混凝土结构抗震性能的增强办法进行探讨，介绍了FRP纤维复合材料这种新型材料在刚劲混凝土中的利用，对于抗震性能得到很好的增强作用。在以后的建筑行业的发展中，FRP材料将会得到更加广泛的应用。
　　参考文献：
　　[1]荀敬川 加固后异形柱框架抗震性能试验研究[J]2006
　　[2]曹素卿 异形柱框架的抗震推倒分析[J]2005
　　作者简介：
　　董永胜，性别：男，民族：汉，出生年月：1973.4，工作单位：上海同建强华建筑设计有限公司，研究方向： 房屋混凝土结构，职称：一级注册结构工程师