装配式GFRP筋混凝土框架结构受力分析

刘浩

摘 要：近年来，GFRP筋的使用很好地解决了普通钢筋易锈蚀的问题。但是由于GFRP筋是热固性材料，现场加工困难，采用现浇法施工并不合适。提出采用装配式的结构形式进行GFRP筋混凝土的施工，并对装配式GFRP筋混凝土框架结构的节点连接进行设计，之后通过ABAQUS模拟对一品框架结构的关键节点进行了受力分析。

关键词：GFRP筋;装配式;框架

中图分类号：TB     文献标识码：A      doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.14.096

一直以来，钢筋混凝土结构都存在一个通病，那就是钢筋容易锈蚀，特别是沿海城市，海水会对钢筋产生的腐蚀更加严重。近些年，许多国内外的工程采用GFRP筋替换普通钢筋应用到混凝土结构中，很好地解决了钢筋易銹蚀的问题。但是，由于GFRP属于热固性材料，进行焊接和螺栓连接较为困难，传统的现浇法施工难以满足要求。近些年国家大力鼓励装配式结构的应用，装配式施工大大地减少了钢筋在现场加工的问题。现在装配技术较为成熟，但是主要是针对钢筋混凝土结构的。GFRP筋与钢筋虽然有很多相似之处，但还是有些区别，因此对于装配式GFRP筋混凝土框架结构的节点必须进行重新设计和受力分析。

1 节点设计

1.1 基础-柱节点设计

采用内插连接，在基础施工时，基础中预埋GFRP筋，预制柱中预埋套筒，将预埋钢筋插入套筒，在对套筒进行灌浆。另外，我们也可以用L型的连接件进行加固，如图1所示。

1.2 预制GFRP筋混凝土梁-柱节点连接设计

由于GFRP筋一般只适合使用套筒灌浆连接、绑接连接、胶结连接，但这几种连接方式所能提供的强度和刚度难以达到工程的要求。通过查阅相关资料，叠合结构各方面的受力性能较好，比较适合应用在装配式GFRP筋混凝土梁-柱节点上。

1.3 预制GFRP筋混凝土梁-板节点连接设计

梁板节点连接与柱梁节点的连接相似。

2 节点的有限元分析

本文使用ABAQUS对一品框架结构的梁柱节点和梁板节点进行受力分析。

2.1 试件的分组

根据筋材的不同，分为钢筋与GFRP筋。最后再根据配筋率的不同进行分组。

第一组：筋材采用GFRP筋。

第二组：筋材采用钢筋。

第三组：筋材采用GFRP筋，纵筋配筋率为第一组的二倍，箍筋的配筋率不变。

2.2 结果的处理

2.2.1 极限承载力

用abaqus计算是采用static，risk的分析步，再在节点的悬臂端施加幅值荷载，此方法是用弧长法求极限荷载，得到荷载比例因子，换算后的结果如表1。

2.2.2 耗能能力

我们选择的是位移加载的方式，各组试件加载的位移相同，加载的位移荷载如图3所示，节点的位移荷载幅值为-0.05。

本文采用origin软件对滞回曲线的面积进行了计算，结果见表3、4。

由上述结果可以看出：

GFRP筋混凝土节点的受力性能稍差于钢筋混凝土节点，但当增大GFRP筋纵筋的配筋率时，可以明显提高节点的受力性能。

3 结论

装配式GFRP筋混凝土框架结构，具有耐腐蚀性的优点，对于承载力和位移方面不足，可以通过增大配筋率等措施有效解决。因此在海水等腐蚀环境中，使用装配式GFRP筋混凝土将更有利于结构的长期稳定与安全。装配式结构也符合国家对工业化的发展和环境保护的要求。

参考文献

[1] 陈杰峰.新型预制装配整体式框架住宅结构的研究与应用[D] .广州：广州大学，2013.

[2] 张招华.工业化建筑PC外墙施工技术与经济效益的研究[D] .广州：华南理工大学，2013.

[3] 万冲.装配整体式住宅施工工艺技术研究-兼论住宅产业化的发展[D].邯郸：河北工程大学，2013.