【摘 要】
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随着城镇化进程加快,高层建筑发展迅速。剪力墙由于其优良的抗震性能,成为高层建筑中广泛使用的构件形式之一。为了实现混凝土结构的绿色可持续发展,解决河砂资源日益枯竭的问题,应用资源更为丰富的海砂代替河砂制备混凝土逐渐成为必然趋势。但海砂混凝土存在钢筋锈蚀问题,使得结构耐久性极差。纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)具有高强度与优异的耐久性,如果将其应用于海砂混凝
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随着城镇化进程加快,高层建筑发展迅速。剪力墙由于其优良的抗震性能,成为高层建筑中广泛使用的构件形式之一。为了实现混凝土结构的绿色可持续发展,解决河砂资源日益枯竭的问题,应用资源更为丰富的海砂代替河砂制备混凝土逐渐成为必然趋势。但海砂混凝土存在钢筋锈蚀问题,使得结构耐久性极差。纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)具有高强度与优异的耐久性,如果将其应用于海砂混凝土,可有效解决钢筋在氯离子环境中的易腐蚀问题。但FRP为线弹性材料,脆性较大,直接应用在剪力墙结构存在延性不足问题。本课题采用结合了钢筋与FRP材料优点的钢-纤维复合筋(SFCB),以解决FRP材料脆性所导致剪力墙延性不足的问题,并使其能更好与海砂混凝土结合。本课题设计了一种新型剪力墙——钢-GFRP复合筋海砂混凝土剪力墙(SFCB剪力墙)。该墙纵向受力筋采用SFCB,水平箍筋采用FRP筋,混凝土采用海砂混凝土。本课题采用有限元分析方法研究此种新型剪力墙的抗震性能,为其在高层结构的应用提供理论依据。主要研究内容如下:(1)通过单轴拉伸实验研究SFCB的拉伸力学性能,分析SFCB的破坏情况与应力-应变关系,通过材料复合法则对SFCB进行理论分析,并探讨了FRP外覆层材料与钢纤比对SFCB性能的影响,为后续有限元研究提供材料理论依据。(2)采用有限元软件ABAQUS建立SFCB剪力墙有限元模型,探讨了材料本构模型、单元类型、接触条件、边界条件、网格划分等问题。通过与课题组开展的SFCB剪力墙拟静力试验结果对比,验证有限元模型的可靠性。(3)在所验证模型基础上进行参数拓展分析,分析了轴压比、配箍率、边缘约束构件SFCB配筋率、海砂混凝土强度、SFCB钢纤比和剪跨比对SFCB剪力墙抗震性能的影响。SFCB剪力墙抗震性能研究包括滞回曲线、骨架曲线、承载力与延性、刚度变化、耗能能力和残余变形等内容。(4)基于SFCB剪力墙模拟结果,分析SFCB剪力墙正截面受力情况,探究SFCB剪力墙的破坏模式,并建立正截面承载力公式,最后通过将SFCB剪力墙承载力有限元结果与公式计算结果进行对比,验证公式的合理性。
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