夹芯波纹CFRP-钢组合板剪力墙抗震性能研究

作     者：冯啸天 郝际平 于金光 FENG Xiaotian;HAO Jiping;YU Jinguang

作者机构：西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 

出 版 物：《建筑结构学报》 (Journal of Building Structures)

年 卷 期：2024年第45卷第8期

页      面：69-82页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(52378192,51978563) 陕西省自然科学基础研究计划面上项目(2022JM-291) 

主　　题：钢板剪力墙 纤维增强复合材料 抗震性能 恢复力模型 延性设计 

摘      要：FRP-钢复合板代替纯钢板用作钢框架-钢板剪力墙的受剪墙板时,拉力场效应提升,但受限于纤维的极限拉应变,结构的延性降低。为提高受剪板件的延性和平面外抗弯刚度,提出在CFRP波纹板和内嵌钢板之间填充PET泡沫。对夹芯波纹CFRP-钢组合板的拉伸及剪切承载力进行理论分析,以验证延性提高的可行性。完成了2个1/3缩尺的铰接刚性框架-钢板剪力墙结构的拟静力试验研究,墙板分别采用纯钢板和夹芯波纹CFRP-钢组合板,以对比FRP波纹板和PET泡沫对结构抗震性能的影响。结果表明:在CFRP和钢板之间填充PET泡沫可以有效降低极限状态下CFRP的应变,从而提升墙板的延性;使用夹芯波纹CFRP-钢组合板作为墙板,相较纯钢板剪力墙的初始刚度、峰值荷载和累积耗能分别提高32.11%、36.39%和105.93%。此外,建立结构恢复力模型,通过与试验结果对比验证其准确性,初始刚度和层间位移角2%相对应的承载力误差分别为6.0%和5.8%。通过有限元模型分析墙板的应力和变形,夹芯波纹CFRP-钢组合板剪力墙中CFRP应力集中于螺栓区域,且在方形垫板区域出现局部破坏。为避免CFRP局部破坏并提升其应力水平,建议使用通长螺栓垫板连接CFRP和钢板,且CFRP层合板内纤维铺设方案宜采用±45°交错铺设。