丛湘林 张丰琪 孟春

摘要：本文利用大型有限元软件ANSYS分别建立了CFRP加固单跨五层框架填充墙结构的有限元模型，通过改变加固方式分析了CFRP加固框架填充墙结构的抗震性能。

关键词：CFRP;框架填充墙;有限元分析

1.前言

利用碳纤维（CFRP）对结构进行加固已经在实际工程中得到广泛的应用，这种方式加固不仅可以改善结构的力学性能，而且具有不增加结构自重不改变结构截面尺寸的优点。本文以单跨五层框架填充墙结构为例（如图1所示，框架柱尺寸为400mm×400mm，框架梁尺寸为250mm×400mm，填充墙厚度为120mm）。分别建立了把填充墙当作荷载输入的纯框架结构、未加固框架填充墙结构、首层加固的框架填充强模型、一二楼层加固的框架填充墙结构模型、一三五楼层加固的框架填充墙结构模型和全楼加固的框架填充墙模型共计六个有限元模型，并对这些模型进行了抗震性能分析。

图1  框架填充墙结构和全楼加固示意图

2 抗震性能分析

2.1单元的选择

对框架结构中的梁和柱选用Ansys中的Beam3单元，本文選用Contac178单元作为填充墙和框架结构之间的接触单元，选用Shell41单元模拟碳纤维。

2.2 有限元分析

本文利用天津波分别对各种结构形式进行了动力时程分析，得到了不同结构形式的地震响应。天津波的最大加速度为1.0338m/s2，加载时间为19.2s，共计960个荷载步，天津波的加速度谱如图2所示。本文采用完全法进行结构的动力时程分析，结构的阻尼比设置为0.05。

图2  天津波加速度时程曲线图

2.2.1 不同形式的结构顶层水平方向最大位移