边缘配置无粘结CFRP筋底部开缝剪力墙抗震性能数值分析

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底部开缝自复位剪力墙在地震作用下,墙体节点界面可以形成摇摆机制,同时在预应力筋的作用下,使墙体具有较小的残余位移。但是自复位剪力墙同样面临着预应力筋锚固失效和预应力筋拉断的情况,一旦出现这种情况,就会增大自复位剪力墙及其相关结构倒塌的风险。因此,有必要提高自复位筋材的冗余度来降低自复位结构倒塌的风险。针对以上问题,本文提出利用强度更高、弹性应变更大和耐腐蚀性更好的CFRP筋代替普通钢绞线,且本文中的无粘结CFRP筋没有设置初始预应力。在使用锚具锚固CFRP筋的同时,又设置了一段有粘结的锚固加强区来增强CFRP筋的锚固效果。本文使用ABAQUS软件完成了23片边缘配置无粘结CFRP筋底部开缝剪力墙以及作为对比的1片钢筋混凝土剪力墙在拟静力加载工况下的数值试验,并将构件引入到结构中,使用Open Sees软件完成了框架摇摆墙结构在地震作用下的时程分析,主要结论如下:(1)与普通钢筋混凝土剪力墙相比,边缘配置无粘结CFRP筋底部开缝剪力墙有良好的自复位能力,随着开缝长度的增加,墙体残余位移趋于0。相同层间位移角下,CFRP筋的应力水平随着开缝的长度的增大而增大,当层间位移角为1/50时,CFRP筋最大应力水平仅为极限应力的52.3%。(2)随着轴压比的增加,底部部分开缝剪力墙的承载力水平和耗能能力不断提高,残余位移不断减小,墙体损伤高度不断增大。轴压比对底部全开缝剪力墙的耗能能力影响更明显。(3)随着剪跨比的增大,底部部分开缝和全开缝剪力墙的承载力水平和初始刚度都有所降低,底部部分开缝剪力墙的残余位移有所增加,各试件损伤高度不断减小。剪跨比为2.0~3.0时,剪跨比对各试件的耗能能力影响不大。(4)随着耗能钢筋的增加,底部全开缝剪力墙的承载力水平和耗能能力有明显的提升,残余位移也逐渐增大,墙体的受压损伤面积也在逐渐减小。(5)当底部部分开缝剪力墙的的开缝长度约为墙体宽度的7/20时,自复位性和耗能效果较好,当底部全开缝剪力墙耗能钢筋的配筋率约为0.981%时,会取得比较好的耗能能力且残余位移较小。(6)框架摇摆墙结构的层间位移角介于普通框架与框架剪力墙结构之间,相对于普通框架结构,框架剪力墙结构和框架摇摆墙结构具有更加均匀的层间位移角分布。随着墙体宽度和墙体边缘配置CFRP筋根数的增加,摇摆墙对结构变形的控制效果越好,层间变形越均匀。
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