毕业论文——AFRP加固钢筋混凝土梁柱节点抗震性能有限元分析

武汉大学学士学位论文 AFRP加固钢筋混凝土梁柱节点抗震性能有限元分析 AFRP加固钢筋混凝土梁柱节点抗震性能有限元分析 摘 要 ： 运用有限元程序ABAQUS对AFRP加固钢筋混凝土梁柱节点的抗震性能进行了分析。模拟了在轴向压力与水平往复荷载作用下AFRP加固钢筋混凝土梁柱节点的力学响应，并与非加固梁柱节点的受力性能进行比较。研究了滞回曲线及其骨架曲线、裂缝位置、梁柱节点延性等。结果表明AFRP横向包襄梁柱节点能够增加梁柱节点的延性。改善梁柱节点的抗震性能。关键词：AFRP；节点；加固；抗震；ABAQUS第一章：绪论1节点概述 节点是框架结构传力的枢纽，起着传递和分配内力、保证整体性的作用。在地震作用下，节点核心区经受着很大的水平剪力，一般约为柱子剪力的46倍，易产生剪切脆性破坏。另外由于反复荷载的作用导致钢筋粘结退化，发生钢筋锚固破坏，从而大大降低节点的强度、刚度和耗能能力。节点一旦破坏，会使结构处于极为不利的受力状态，甚至导致整个结构的倒塌。为了避免节点先于梁柱构件而破坏，钢筋混凝土框架结构抗震设计中以“强节点弱构件”作为设计原则。当框架节点由于设计、施工不当，或是使用功能、使用环境发生改变，或是对结构抗震要求提高等原因造成承载力不足，延性、刚度不够或是抗震性能不足时，需对其进行加固补强。 钢筋混凝士节点作为框架结构中一个重要组成部分，起到连接梁柱构件、传递和分配内力、保证结构整体性的作用。震害与研究表明，框架结构在水平与竖向荷载作用下，节点往往由于受到压力、弯矩和剪力的共同作用成为结构抗震的薄弱环节，因此，节点破坏成为框架倒塌的土要原因之一。 在框架结构中节点尺寸较小但构造相对复杂，并分布着较高的作用力，引起节点发生局部非线性损伤，增加了加固处理的难度。直交梁与楼板的存在使加固材料难于布置，梁柱端部凹角处较强的拉力和剪力作用需要特殊的锚同处理，柱边梁塑性铰引起的梁筋屈服渗透会降低节点耗能性能与刚度等等，这些问题都限制了一些传统方法的实施，需要探讨一些新的加固方法，或对传统方法进行一些改良完善，使其适用于节点加固。12 加固方法概述 近半个世纪以来,我国加固技术从无到有,加固材料从传统发展到现在。特别是20世纪80年代以来,结构加固技术发展迅速,加固对象已经扩展到建设工程的各类结构。其中混凝土加固研究相对成熟,并得到广泛应用。本文对既有混凝上构件加固常用方法1-4归纳如下：(l)加大截面法2 加大截面加固法是指通过增加原构件的受力钢筋,并在外侧重新浇注混凝土以增加构件的截面尺寸,来达到提高结构的强度、刚度、抗裂性和稳定性的目的。 该方法的优点是施工工艺简单,技术比较成熟,可靠性好。其缺点是加固后构件的截面尺寸变大,结构使用净空变小,与此同时结构自重增加。一般适用于梁、板、柱、墙等构件的加固。(2)喷射混凝土加固法3 喷射混凝土法是借助喷射机械,利用动力,将一定比例配制的拌合料,通过管道输送并以高速喷射到加固面上,凝结硬化成混凝土。此法加固后试件具有较高的力学性能和良好的耐久性能,特别是与砖石、混凝土、钢材有很高的粘结强度,能够在结合面上传递剪应力和拉应力。其缺点是需要专门的大型施工设备才能完成。(3)粘钢加固法4 粘钢加固法始于六十年代,是用特制的结构胶将钢板粘贴到要加固的原件表面,使钢板与混凝土成为一体,共同受力、承受变形,从而达到提高结构构件承载力的一种加固方法。 该方法具有操作方便、施工周期短、现场无湿作业、占用空间小、对生产生活影响小、加固后不影响结构外观等优点;但该方法钢板的锚固和粘结质量难以保证、对环境温湿度要求高,耐腐蚀性差,加固后的维护费用高,并且增加结构自重。十多年来,粘钢技术发展迅速,适用于承受静力作用处且正常的适度环境中。目前广泛应用于建筑和公路桥梁加固。(4)外包钢加固法4 外包钢加固法是用环氧树脂、乳胶水泥或焊接等方法,用型钢(角钢)或钢板等材料将梁、柱等构件包裹起来,通过约束原构件来提高其承载力和抗变形能力,从而达到增加原结构抗力的目的。该法可以在基本不增加构件截面尺寸的情况下,大幅度地提高构件的承载能力和刚度;受力可靠、施工便捷、施工期短,现场工作量较少。因而比较适用于对净空有使用要求,又需要较大幅度提高承载力的轴心受压构件和小偏心受压构件。该方法的缺点是用钢量较大,加固维修费用较高。(5)增设支点加固法 增设支点加固法是通过增设支点(柱或托架)去改变原结构受力体系的加固方法。增设支点加固通过减小被加固结构构件的跨度、改变结构不利的受力状态,提高其承载力。该方法优点是简单可靠。缺点是结点处理困难、施工难度大,且改变原结构的建筑布局。主要用于大跨度结构,以及对外观和使用功能要求不高的梁、板、析架、网架等水平结构的加固,(6)预应力加固法 预应力加固法是通过施加预应力钢筋或撑杆对结构进行加固的方法。其优点是施工方便,施工周期短,加固费用较低,能够显著提高加固试件的承载力、截面刚度和抗裂性。当预应力加固筋与外弯矩图形相似时,该方法能大幅度提高梁的受弯及受剪承载力。该方法对原构件混凝土抗压强度要求较高,加固后改变了原构件的外形,同时还存在施工时的侧向稳定问题等。预应力拉杆加固适用于受弯和受拉构件,不适用于混凝土收缩徐变大的构件。(7)粘贴纤维复合材料加固法 纤维复合材料(FiberReinforcedPol,简称FRP)加固法是近年来国内外土木工程加固研究的热点,该方法是采用配套的粘结树脂将纤维片材粘贴于结构构件的表面,利用纤维材料较大的抗拉强度来增强构件承载能力和刚度的一种加固方法,适用于建筑梁、板、柱、墙等结构的抗弯、抗剪、抗扭、抗震以及耐腐蚀等加固,在土木工程领域得到了广泛的应用。1.3 FRP加固钢筋混凝土梁柱节点 由于FRP具有轻质高强、耐腐蚀性能好、适用范围广等突出性能,与传统的加固方法相比,纤维增强复合材料加固修复钢筋混凝土结构施工质量易于保证,施工便捷,加固修补后不增加原结构自重,构件尺寸基本不受影响1。基此,FRP布加固法已经成为国内外学者研究的热点,并随着技术水平的提高已经广泛应用于多种类型构件的加固。框架节点部位受损加固时,施工比较麻烦,从经济、施工便利等方面综合考虑,采用纤维布加固框架节点是性价比较高的一种加固方法。 针对节点加固，前人大多采用CFRP加固，但作者了解到芳纶纤维布（AFRP）与碳纤维布（CFRP）的一些特点如下：AFRP是一种新兴的FRP材料，抗拉强度高、抗剪性能较好、抗动载、抗疲劳性能好、柔软易弯折。CFRP是近年来被较多用于加固工程中的一种材料，但却有抗剪强度低、布材较硬不易弯折的缺点，而AFRP没有这些缺点。因此，作者认为AFRP在建筑节点抗震加固上有良好的应用前景。1.4 本文主要工作 由于王作虎等人5做了AFRP加固混凝土梁柱节点抗震性能的试验研究，没有做有限元分析，作者决定参照王作虎等人的试验研究，用现有的大型有限元分析计算软件ANSYS对AFRP布加固混凝土梁柱节点进行计算仿真分析,主要内容如下： 采用整体式建模方法,建立了AFRP加固混凝土梁柱节点的有限元分析模型,用ANSYS有限元软件分析了梁柱节点的受力性能。将有限元模拟值与试验值的对比分析。对AFRP加固前和加固后的梁柱节点在低周反复荷载下全过程进行了数值模拟计算,得到梁柱节点的滞回曲线、骨架曲线以及屈服荷载、极限荷载、位移延性和功比指数,对比分析了AFRP加固前后梁柱节点的性能指标。1赵彤,谢剑.碳纤维布补强加固混凝土结构新技术.恬静:天津大学出版社,20012曹双寅,邱洪兴,王恒华.结构可靠性鉴定与加固技术.北京:中国水利水电出版社,20013MJ.N,普瑞斯特雷,F.赛勃勃,GM.卡尔维.桥梁抗震设计与加固.北京:人民交通出版社,19974高作平,陈明祥.混凝土粘贴加固技术发展.北京:中国水利水电出版社,19995王作虎，杜修力，詹界东，邓宗才，张建伟 AFRP加固混凝土梁柱节点抗震性能研究.北京工业大学学报，2009第二章：试验研究概况 (王作虎，杜修力，詹界东，邓宗才，张建伟 AFRP加固混凝土梁柱节点抗震性能研究.北京工业大学学报，2009)小结： （a）试验1 （b）试验2 （c）试验3 （d）试验4 （e）试验5 （f）试验6 图2-4 构件的滞回曲线 表 2-1 试验变化参数和试验结果试验编号节点配箍率/%加固方式最大承载力/kN最大水平位移/mm破坏形态承载力提高系数/%水平位移提高系数/%11无68.6956.79柱端弯曲破坏21A75.4165.66柱端弯曲破坏9.7815.6231B89.4661.39柱端弯曲破坏30.248.1040.57无61.9850.71核心区剪切破坏50.57A95.0868.52柱端弯曲破坏53.4035.1260.57B71.8970.05柱端弯曲破坏15.9938.142.2试验结果与分析2.2.1 试验结果对于构件1和4，在力控制加载阶段,当水平荷载达到20kN时，首先在梁端出现可见垂直裂缝，开裂荷载较为接近。放慢加载速度，随后在柱端也出现可见水平裂缝。改为位移控制后，随着柱顶端水平位移的增加，在节点核心区域出现斜裂缝，并迅速贯通。试验1的破坏由核心区域的斜裂缝和上柱柱端水平裂缝交界处混凝土的压碎导致，属于柱端弯曲破坏。试验4的破坏由核心区域斜裂缝交叉处的混凝土脱落导致，属于剪切破坏。各加固节点由于AFRP的加固,不能观察裂缝的发展过程。但在各加固构件最后加载阶段，均可观察到核心区域的竖向压条和梁端的L型AFRP布有部分断裂，并在上柱柱端形成很大的水平裂缝，从裂缝处可以看见，里面的混凝土已被压疏，为防止突然破坏，终止了试验。各加固构件都属于典型的柱端弯曲破坏，各构件的试验结果见表2-2。可以看出：1）AFRP布加固能改变低配箍率节点的破坏形态，由剪切破坏变为弯曲破坏，对提高钢筋混凝梁柱架节点的抗剪承载力效果明显；2）高配箍率节点的承载力提高系数为9.78%一30.24%，位移提高系数为8.1%一15.62%;而低配箍率节点的承载力提高系数为15.99%一53.40%，位移提高系数为35.12%一43.29%。相对于高配箍率的节点，低配箍率节点的加固效果更为明显；3）对于核心区域有正交梁的试验6，用AFRP进行加固后其承载力和水平位移也得到很大提高。2.2.2 骨架曲线和延性 图 1 各构件的骨架曲线从骨架曲线可以看出，各加固节点的承载力和延性都得到显著提高。 其中位移延性系数是结构塑性变形能力的指标，可反映抗震结构的性能好坏。延性系数为屈服时所对应的变形，而目前尚未有统一的定义，在这里以极限荷载所对应的变形来定义。 构件实测延性系数和加固构件延性的提高系数见表2-3。 表 2-2 构件的位移延性系数及其提高系数试验编号极限位移/mm屈服位移/mm延性系数延性提高系数/%正反正反156.7966.7723.3526.002.50269.3480.5223.7527.402.9317.02381.7986.9029.8028.802.8814.97450.1660.0718.2020.002.89591.0685.3135.8020.003.169.54671.8966.0023.9521.983.004.04 相对于2个系列的标准对比试验，各加固构件的延性系数分别提高14.97%一17.02%和4.04%9.54%（即使是有正交梁的情况下，延性系数也提高了4.04%），说明AFRP加固对提高混凝土框架节点的抗震性能有利。2.3 结论1） 采用AFRP加固后的梁柱节点，承载力和极限水平位移均得到显著提高，最大提高值分别为53.40%和43.29%；破坏形式从核心区域的剪切破坏变为柱端的弯曲破坏，由脆性破坏变为延性破坏。可见用AFRP进行节点加固是一种有效的加固方式，具有推广应用价值。2） 由AFRP的应变分析可知，在核心区域粘贴X型布比普通的纵横向粘贴方式更能发挥AFRP的强度，对节点核心区域的抗剪作用更大。 3） 用AFRP加固后的梁柱节点，抗震性能得到了显著改善.加固后滞回环的形状更加丰满，节点的延性提高，刚度退化减缓。4） 节点核心区域的配箍率是影响加固效果的重要因素之一，相对于高配箍率的节点，低配箍率节点的加固效果更为明显。第3章 ：有限元分析1.2.3基本理论与软件介绍1.2.3.1 拟静力法 拟静力方法，即等效荷载法， 因其能将动力学问题简化为静力学问题而得到广泛应用，其基本思想是在静力学计算的前提下，将地震作用简化为水平方向或垂直方向不变的惯性力，利用反映谱理论将实际地震中的地震影响换为等效的荷载来进行力学分析，而后根据等效荷载的静力分析方式对受力对象进行影响计算，从而来研究抗震加固的承载力与变形。 然而该方法能在有限程度上反映荷载的动力特性，但不能反映各种材料自身的动力特性以及结构物之间的动力响应，更不能反映结构物之间的动力耦合关系。 但是，拟静力法仍具备很多引人优点，其清晰的物理概念，与全面考虑结构物动力相互作用的分析计算方式相比，化繁为简，大大减少了工作量并有益于确定参数，可方便工程师积累经验来施工。但是，应该严格限定拟静力法的使用范围:它不能用于地震时土体刚度有明显降低或者产生液化的场合，而且只适用于设计加速度较小、动力相互作用不甚突出的结构抗震设计。为了克服拟静力法的上述缺陷，一些学者发展了可以部分地反映土体与结构物之间的动力耦合关系的所谓拟动力分析法。【1】1.2.3.2 ANSYS与ABAQUS分析 由于计算机硬件和数值仿真的快速发展，使当代人类能够坐而纵览古今，研究科学与虚拟工程问题。非线性力学问题是力学发展的前沿课题，继而非线性有限元分析也成为计算力学的重要组成部分，而有限元计算软件在现代工程科学发展也成沧海明灯，将科学研究提升到了另个高度。 ABAQUS和ANSYS是国际上最先进的大型有限元分析软件之一，ABAQUS具有强健的计算功能和广泛的模拟性能，拥有 大量不同种类的单元模型、材料模型和分析过程等。不管是分析线弹性问题还是包括几种不同材料、承受复杂的机械和热荷载过程，以及变化的接触条件的非线性组合问题；无论是分析静力和准静力问题，还是稳态和动态问题；无论是隐式求解，还是显性求解，应用ABAQUS计算分析都会得到满意的结果。ABAQUS分析软件采用CAD方式的可视化窗口，使操作简单便捷。【2】 ANSYSYS是现今比较常用的分析软件，其应用广泛，可涉及到结构分析、热分析、流体分析、电磁场分析、耦合场分析。其拥有强大的建模功能，方便了实际模型到理论模型的转换。并且其约束和力的施加及其方便，并可直观地观察模型在受力时的变形。 在本课题中综合运用了ANSYS和ABAQUS两种分析软件，利用ANSYS建立几何模型，然后将IGES输出文件导入到ABAQUS进行下一步力学分析。1.2.3.3混凝土与钢筋的本构关系1) 混凝土的本构关系 常见的的描述混凝土单轴受压应力-应变本构关系曲线的数学模型有美国的E.Hongnestad建议的模型和德国的Rusch建议的模型，本文采取Rusch模型，如图1-1，该模型形式比较简单，上升阶段采用二次抛物线，下降段则采用水平直线。【3】 图 1-1 Rusch建议的应力-应变曲线 式中，取注：为方便后期分析，本文中对Rusch模型进行了些许改动，将前半段应力与位移关系视为线性。2) 钢筋的本构关系 在混凝土结构设计规范建议的钢筋单调加载的应力-应变本构关系曲线有以下三种： 1.描述完全弹塑性的双直线模型 2.描述完全弹塑性加硬化的三折线模型 3.描述弹塑性的双斜线模型 在本文中本构关系选择的是第一种，完全弹塑性的双直线模型，这种模型适用于流幅比较长的低强度钢材。模型将钢筋的应力-应变曲线简化为图1-2所示的两段直线，不计屈服强度的上限和由于应变硬化而增加的应力。图中OB段为完全弹性阶段，B点为屈服下限，相应的应力和应变为和，OB段的斜率即为弹性模量。BC为完全塑性阶段，C点为应力强化的起点，对应的应变为，过C点后，即认为钢筋变形过大不能正常使用。双直线模型的数学表达式如下： 图 1-2 3.1 有限元介绍3.2材料本构关系3.2.1混凝土材料本构关系 混凝土结构数值分析计算中必须考虑混凝土结构组成材料的力学性能,混凝土本构关系模型对钢筋混凝土结构非线性分析影响很大。所谓混凝土的本构关系主要是表达混凝土在各种作用力下的应力应变关系。混凝土本构关系极其复杂,总结归纳其主要特点如下: 1混凝土是一种脆性材料,它有受压压碎和受拉开裂两种破坏形态; 2混凝土材料在空间上可以看作各向同性,即X、Y、Z轴受力性能相同,但是单轴受力情况下受压和受拉差异相当大,受拉区段基本上为线弹性,受拉强度为受压强度的1/10左右; 3受压屈服后混凝土的单轴应力应变曲线有所下降; 4往复荷载下的混凝土本构关系比较复杂。 常用混凝土材料本构关系模型有:线弹性,非线性弹性,弹塑性及其他力学理论等四类,国内外学者对非线性弹性和弹塑性本构关系研究的比较多。(1)非线性弹性关系 混凝土材料在受荷过程中应变增加明显地快于应力的增加,工程上常采用非线性弹性模型来描述这种关系,其特点是应力应变有一一对应的关系,但是不成正比,卸载时沿加载路径返回,没有残余变形。弹性模量E不再是常数,它是可以用应变大小来表达的函数。此关系式在钢筋混凝土结构非线性有限元分析中应用较广。但这样的模型的缺点是没有考虑材料屈服后的塑性变形,变形规律的描述并不符合塑性流动法则,和实际应力应变有一定差距。(2)弹塑性关系 弹塑性的本构关系与完全弹性不同的是这种模型考虑混凝土的塑性变形,也即加载卸载以后材料变形并不完全恢复到初始状态,常用于分析受荷载作用后处于较高应力水平下的钢筋混凝土结构。常用的简化模型有:理想弹塑性模型、线性强化弹塑性模型、刚塑性模型、强化模型分别见3-1(a)(b)(c)图以及图3-2 由于塑性理论中应力状态与加载历史和加载路径有关,可以较好地描述结构在各种复杂加载过程中的应力应变状态,因而得到广泛的应用。很多学者给对混凝土给出了不同的本构关系,但目前为止仍没有一个通用的混凝土本构关系模型,通常可以根据研究对象及工程的应用范围、受力特性和计算精度的要求等加以选择。考虑到计算分析的方便及钢筋混凝土结构的特点,目前大型有限元ANSYS软件当中对混凝土本构关系采用的是弹塑性本构关系。3.2.2 钢筋本构关系 如图所示： 3.2.3纤维布的本构关系 纤维材料为各向异性材料。纤维平面外没有抗弯抗剪强度,顺着纤维方向只有极限强度。一般当材料的某层应力达到极限抗拉强度时,即丧失了刚度和强度,认为其破坏。试验中,测得纤维布材料的应力应变关系接近理想的弹性,所以本文将其视为理想的弹性材料。纤维应力超过极限抗拉强度纤维断裂,退出工作。3.3混凝土破坏准则 采用ANsys分析时,本文对混凝土采用soliD65单元36来模拟,此单元考虑混凝土的开裂和压碎,并能够预测脆性材料失效行为。多轴应力状态下的失效准则表达式为: 3.4混凝土屈服准则 ANSYS中混凝土的屈服准则通过TB+MISo(MKIN/KINH)来实现。本文考虑混凝土受反复荷载加载状况,采用考虑包兴格效应的多线性随动强化模型KINH。3.5 ANSYS分析中各模型单元的选择混凝土单元SOLID65单元有限元软件ANSYS中通常是用SOLID65单元(3一DReinforeeedConcreteSolid)来描述混凝土的,SOLID65单元是三维实体模型。它除具有SOLID45单元的塑性、蠕变、膨胀、应力强化、大变形和大应变能力之外,还具有拉裂和压碎的性能。ANSYS中使用SOLID65时,不仅可以模拟混凝上,还可以模拟参加复合材料的混凝土,模拟复合材料时,该单元最多允许存在4种材料,比如加筋复合材料(如钢纤维、玻璃纤维),含钢筋的混凝土等。该单元具有8各节点,每个节点有三个自由度,即x,又z三个方向的线位移。模拟含钢筋混凝土时,x,y,z三个方向的含筋情况,可以通过混凝土时常数进行定义。纤维布单元SHELL41 由于纤维布类似一种膜,所以选用SHELL41膜结构单元予以模拟,此单元只具有膜强度,没有平面外弯曲刚度。该单元有4个节点,每个节点有3个自由度,能沿X、Y、Z进行轴向移动。本文中,该单元仅考虑弹性变形,并将其设置为单向受拉单元。通过设置SHELL41的材料属性将其设置为脆性材料,沿着纤维方向的拉应力超过极限拉应力时,即退出工作。需要输入参数来定义其弹性模量、泊松比和厚度。通过KEY0PT(1)使其设置其为布材料,只有抗拉强度,没有抗压强度,其抗拉强度取值见表。通过关键选项KEYOPT(2)来抵制纤维布加载时的额外变形,否则容易造成计算的误差过大。3.6 基于ANSYS软件的混凝土单元模型 混凝土有限元分析建模方式有:整体式;组合式;分离式三种。由于钢筋混凝土梁柱节点建模较复杂，作者能力有限，只能选者整体式建模。纤维布与混凝土单元属性相差较大，考虑计算的精确度，纤维布与混凝土采用分离式建模。为了非线性计算顺利以及计算结果更加精确,本文做以下基本假定:1、 不考虑钢筋在混凝土中的滑移,使钢筋与混凝土单元共用节点;2、 不考虑纤维布的剥离破坏,建模时,通过耦合纤维布单元和混凝土单元的节点,使两者在同一部位的节点有相同的自由度。3.6.1 模型建立3.6.2 约束条件模拟3.6.3 加载方式模拟3.6.4 结果分析小结第四章 有限元分析结果与试验结果比较第五章 结论第六章 不足与展望模型编号节点配箍率/%加固材料加固方式竖向荷载/MPa承载力/KN水平位移/mm承载力提高系数/%水平位移提高系数/%JD-112035.2010.98JD-21AFRP2层A2036.2610.763.01-2.00JD-31AFRP2层B2035.9410.812.10-1.55JD-41AFRP3层A2036.3210.753.18-2.09JD-51CFRP2层A2036.9010.494.83-4.46JD-61GFRP2层A2036.0310.782.36-1.82JD-71钢片粘钢2037.6010.756.82-2.09JD-80.52030.799.90-12.53-9.84JD-90.5AFRP2层A20356510.931.28-0.46JD-10130352010.980.000.00JD-11110352010.980.000.00JD-1210352010.980.000.00粘钢加固法:通过外贴钢板对核心区混凝土起到整体的约束作用,从而提高节点核心区混凝土的强度和刚度。此外,外贴钢板直接受剪,可提高核心区抗剪能力。粘钢加固法:通过在梁的受拉区外表面粘贴钢板来增加梁端的抗弯强度,在梁端粘贴钢板条来增加抗剪强度,实质上就是通过体外配筋来增加构件的强度。CFR P的 主要特 点是 抗 拉强 度 、弹 性 模 量 高 ，但 延 伸率 低 ，且价 位高 ；G FRP 的 抗 拉 强 度 、 弹性 模 量 稍 低 ，但 延伸率 较 高 ，价格 便 宜 。 在 混凝 土 的抗震加 固中 ，不少学者 认 为 基 于 相 同 的 约 束 强 度 ，采 用 G FR P 要 比CFRP 的综 合效 益好 。 但 是 目前 国产 普通 的玻 璃纤 维 相对碳 纤 维抗 拉 强 度 差异 太 大 ，若 用 于混 凝 土构件 加 固需 要 粘贴 的层 数 较 多 ，加 固效 果 必 然就 要打折 扣 ，实际 上 就 达 不 到 与碳 纤 维 等强 (提 供 相 同的约束 刚度 ) 效 果 ，所 以无 法 发挥 高延 伸率 的特 点 。高强 玻璃纤 维 的强 度并 不 比碳 纤 维 低 多少 ，延 伸 率却大 大增 加 ，非 常 适 合 抗 震 加 固 。芳纶纤维布作为前景广阔的新型材料，其具有抗拉强度高和易于弯折施工等优点。故对该材料的试验研究也尤为必要，对于AFRP材料现今的研究大多是以试验为主，从之得到的结论并不完全具有科学性，所以有必要从最理论的角度出发去考量从试验中得到的结论，故在此以有限元分析的方式去解决这个问题，本文以ABAQUS为主ANSYS为辅用模型去分析抗震加固柱的性能，基本过程为建模、属性定义、网格划分、相互作用的施加、约束的施加、力的施加以及后处理，以拟静力法为核心，设置4组横向分析模型，即AFRP自身加固混凝土柱的不同黏贴方式及层数不同的有限元分析模型。而后建立6组纵向分析模型，即AFRP加固、CFRP加固、GFRP加固、粘钢加固、钢管加固和箍筋加固在混凝土抗震分析中的性能比较，运用拟静力法的有限元施力方式对构件进行低周往复荷载的施加，并通过第一强度理论判定钢筋或者混凝土的屈服，并在此时得到最大的侧向承载力值即为该种加固材料的加固后的承载力值，然后通过横向比较分析各种材料的性能。平 面节 点 的加 固方 法 主要从 两 点思 路 出发 ：将纤维粘 贴在 节 点 核 心 区域 利 用 F R P 约束 混 凝 土原理增加 节点抵抗 约 束 机构 的能力 ； 在 与节 点 相连的梁柱 端头粘 贴纤维 ，承担部分 弯矩 ，减 少贯 穿节点纵筋 的应 力 ，延 缓纵筋 滑移 ，减 小桁架机 构传入 节点的应力 。 这 两 点 都 对 提 高 节 点 的 受 剪 承 载 力 有利 ，还能增 加塑性 铰的转 动能力 ，从而提高 节点 的延性 和 耗 能 能 力 ，达 到 抗 震 加 固 的 目的 。在我国抗震规范中概括为“强柱弱梁刚结点”，