FRP增強(qiáng)鋼板剪力墻抗震性能有限元分析.pdf

1、鋼板剪力墻作為抗側(cè)力構(gòu)件時(shí)，因其面外剛度較低，易發(fā)生面外失穩(wěn)和局部屈曲，通常采用設(shè)置加勁肋、增加板厚或外包混凝土板的增強(qiáng)方式抑制鋼板屈曲。加肋、增加板厚經(jīng)濟(jì)效果較差，而外包混凝土板施工工藝復(fù)雜，外包混凝土板與鋼板的連接構(gòu)造會(huì)損傷鋼板使降鋼板承載力降低。因此，以一種既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)單的方式增強(qiáng)鋼板墻抑制屈曲是問題的關(guān)鍵。FRP增強(qiáng)鋼板剪力墻，施工簡(jiǎn)便造價(jià)低廉且增強(qiáng)效果較好，采用 FRP敷設(shè)到鋼板墻上，形成新型的復(fù)合鋼板墻，并與鋼框架組成鋼框架-

2、復(fù)合鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)（以下簡(jiǎn)稱FRSW）。
　　前人的研究表明，F(xiàn)RP增強(qiáng)鋼板剪力墻與純鋼板剪力墻相比，強(qiáng)度得到大幅提高，滯回耗能能力也得到改善，是一種更為優(yōu)秀的抗側(cè)力構(gòu)件。但缺乏對(duì)這種新型的增強(qiáng)鋼板剪力墻的系統(tǒng)的試驗(yàn)研究和理論分析。前人的研究存在以下不足：（1）缺少FRP增強(qiáng)鋼板剪力墻的循環(huán)加載試驗(yàn)研究，這種新型的增強(qiáng)鋼板剪力墻的受力性能、滯回性能、破壞機(jī)理還不清楚。（2）缺少建立考慮FRP性能、鋼板屈曲行為以及FRP與鋼板組合受

3、力性能的非線性有限元分析。（3）缺少FRP增強(qiáng)鋼板剪力墻的簡(jiǎn)化模型、具體的抗震理論及設(shè)計(jì)方法。
　　為了進(jìn)一步深入研究FRSW結(jié)構(gòu)的傳力機(jī)理、耗能能力，分析復(fù)合鋼板墻的增強(qiáng)效果，本文進(jìn)行了以下研究工作。以有限元軟件 ABAQUS6.10為平臺(tái)，首先，建立 FRP增強(qiáng)鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)的有限元分析模型，進(jìn)行了單調(diào)及循環(huán)加載的模擬，與現(xiàn)有試驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)有限元模型的極限承載力和彈性剛度與試驗(yàn)相近，且誤差較小，滯回曲線形狀相似，保證了模

4、型的準(zhǔn)確性。通過對(duì)已有FRP增強(qiáng)鋼板剪力墻試驗(yàn)的驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)不考慮FRP的斷裂和剝離，其損傷采用損傷準(zhǔn)則來實(shí)現(xiàn)是可行的，且具有一定的準(zhǔn)確性。這樣既能模擬出FRP的增強(qiáng)效果，耗費(fèi)的計(jì)算機(jī)時(shí)也較短，精確度有保證，是一種簡(jiǎn)便實(shí)用的模擬方法。,
　　在已驗(yàn)證的模型基礎(chǔ)上，建立了用于參數(shù)分析的BASE模型。為研究FRSW結(jié)構(gòu)在不同因素的影響下受力性能及耗能能力的變化規(guī)律，選取了可能影響FRSW結(jié)構(gòu)受力性能的6個(gè)主要參數(shù)：FRP單雙面敷設(shè)數(shù)量、

5、FRP厚度、FRP主方向角度、FRP材質(zhì)、鋼板厚度、鋼板強(qiáng)度。針對(duì)6個(gè)主要參數(shù)設(shè)計(jì)了10個(gè)有限元分析模型，對(duì)模型進(jìn)行單調(diào)荷載和循環(huán)荷載作用下的加載。通過有限元分析得到計(jì)算結(jié)果，以分析 FRSW結(jié)構(gòu)的整體及局部受力性能、傳力機(jī)理、滯回耗能能力。通過研究發(fā)現(xiàn)，采用FRP增強(qiáng)鋼板剪力墻在提升鋼板墻承載能力、剛度、改善耗能能力等方面效果明顯，并且在一定程度上抑制鋼板墻的面外屈曲，使其受力更加均勻。但應(yīng)考慮選擇的FRP厚度、材質(zhì)、主方向角度，這樣