FRP增強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力構件時，因其面外剛度較低，易發(fā)生面外失穩(wěn)和局部屈曲，通常采用設置加勁肋、增加板厚或外包混凝土板的增強方式抑制鋼板屈曲。加肋、增加板厚經(jīng)濟效果較差，而外包混凝土板施工工藝復雜，外包混凝土板與鋼板的連接構造會損傷鋼板使降鋼板承載力降低。因此，以一種既經(jīng)濟又簡單的方式增強鋼板墻抑制屈曲是問題的關鍵。FRP增強鋼板剪力墻，施工簡便造價低廉且增強效果較好，采用 FRP敷設到鋼板墻上，形成新型的復合鋼板墻，并與鋼框架組成鋼框架-

2、復合鋼板剪力墻結構（以下簡稱FRSW）。
　　前人的研究表明，F(xiàn)RP增強鋼板剪力墻與純鋼板剪力墻相比，強度得到大幅提高，滯回耗能能力也得到改善，是一種更為優(yōu)秀的抗側力構件。但缺乏對這種新型的增強鋼板剪力墻的系統(tǒng)的試驗研究和理論分析。前人的研究存在以下不足：（1）缺少FRP增強鋼板剪力墻的循環(huán)加載試驗研究，這種新型的增強鋼板剪力墻的受力性能、滯回性能、破壞機理還不清楚。（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增強鋼板剪力墻的簡化模型、具體的抗震理論及設計方法。
　　為了進一步深入研究FRSW結構的傳力機理、耗能能力，分析復合鋼板墻的增強效果，本文進行了以下研究工作。以有限元軟件 ABAQUS6.10為平臺，首先，建立 FRP增強鋼板剪力墻結構的有限元分析模型，進行了單調及循環(huán)加載的模擬，與現(xiàn)有試驗進行了對比，發(fā)現(xiàn)有限元模型的極限承載力和彈性剛度與試驗相近，且誤差較小，滯回曲線形狀相似，保證了模

4、型的準確性。通過對已有FRP增強鋼板剪力墻試驗的驗證，發(fā)現(xiàn)不考慮FRP的斷裂和剝離，其損傷采用損傷準則來實現(xiàn)是可行的，且具有一定的準確性。這樣既能模擬出FRP的增強效果，耗費的計算機時也較短，精確度有保證，是一種簡便實用的模擬方法。,
　　在已驗證的模型基礎上，建立了用于參數(shù)分析的BASE模型。為研究FRSW結構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結構受力性能的6個主要參數(shù)：FRP單雙面敷設數(shù)量、

5、FRP厚度、FRP主方向角度、FRP材質、鋼板厚度、鋼板強度。針對6個主要參數(shù)設計了10個有限元分析模型，對模型進行單調荷載和循環(huán)荷載作用下的加載。通過有限元分析得到計算結果，以分析 FRSW結構的整體及局部受力性能、傳力機理、滯回耗能能力。通過研究發(fā)現(xiàn)，采用FRP增強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。但應考慮選擇的FRP厚度、材質、主方向角度，這樣