CFRP筋/钢筋混合配筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究

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剪力墙是抵抗水平地震作用的抗侧力构件,广泛地应用于高层建筑结构中。由于现行设计方法的要求,钢筋混凝土剪力墙在大震后往往破坏严重,产生较大的残余变形,维修和重建成本很大。碳纤维复合材料(CFRP)筋具有高抗拉强度和线弹性的性质,将其与钢筋混合配置于剪力墙中有望改善剪力墙的抗震性能和恢复性能,使其震后不需修复或稍加修复即可恢复使用功能。  本文完成了6个足尺的剪跨比为2.0的CFRP筋/钢筋混合配筋混凝土剪力墙的拟静力试验。CFRP筋作为纵向受力筋布置在剪力墙两侧的暗柱中,其中3个剪力墙的暗柱采用矩形复合箍筋,另外3个剪力墙的暗柱采用圆形箍筋。对这6个试件在3个轴压比下进行了抗震性能试验,通过分析承载力、滞回性能、骨架曲线、延性、刚度、耗能能力以及残余变形,研究剪力墙的抗震性能和恢复性能以及轴压比和箍筋形式的影响。结果表明:  (1)在钢筋混凝土剪力墙中配置CFRP筋时,CFRP筋能够发挥高抗拉强度和线弹性的力学特点,改善墙体的裂缝发展形态,减小残余变形和残余裂缝宽度。  (2)轴压比对CFRP筋/钢筋混合配筋混凝土剪力墙的抗震性能有较大影响。随着轴压比的增大,试件的承载力和耗能增大,变形和延性减小。墙体裂缝的开展高度随轴压比的增大而降低,其底部的破坏程度随轴压比的增大而更加严重。  (3)暗柱的箍筋形式对剪力墙的抗震性能有一定影响。暗柱中配置矩形复合箍筋的剪力墙比配置圆形箍筋的剪力墙有较高的承载力和变形能力。当轴压比为0.33时,采用矩形复合箍筋的剪力墙的累积耗能大于采用圆形箍筋的剪力墙。当轴压比为0.17和0.26时,两种箍筋形式的剪力墙的耗能差别不大。  (4)当剪力墙的层间位移角小于1/60,对应的层间位移小于42.7mm时,6个试件的承载力达到峰值荷载后没有发生显著的降低,而且对应的残余变形也很小。  (5)CFRP筋/钢筋混合配筋混凝土剪力墙具有很好的变形能力,并且在大变形下剪力墙的承载力能够维持在较高荷载水平而不产生显著的下降。卸荷后,剪力墙具有良好的自复位能力,残余变形和残余裂缝宽度均非常小。因此,CFRP筋/钢筋混合配筋混凝土剪力墙具有良好的抗震性能、低残余变形和自恢复能力,符合可恢复功能抗震结构的要求。
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