FRP筋混凝土柱及框架抗震性能的研究进展.pdf

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1、88FRP筋混凝土柱及框架抗震性能的研究进展2016年4月FRP筋混凝土柱及框架抗震性能的研究进展邓宗才，高磊(北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室，北京100124)摘要：与普通钢筋相比，FRP筋具有轻质高强、耐腐蚀性能好等优点，但是FRP筋弹性模量较低、为线弹性材料、破坏时脆性大等特性限制了其在混凝土柱，特别是在地震地区结构工程中的应用。介绍了国内外关于FRP筋混凝土柱及框架抗震性能的研究成果，其中包括试验研究和数值模拟研究。国内外研究表明，FRP筋取代钢筋应用于混凝土柱、混凝土框架及其节点是可行的。通过适当配置FRP筋，保证其在弹性范围内工作，则

2、FRP筋混凝土结构能够获得较大的延性和变形能力。最后建议研究FRP筋混凝土柱的破坏模式、抗剪承载力计算、延性评价和设计理论等。系统研究FRP筋混凝土柱基本理论和设计方法具有重要的理论意义和实用价值。关键词：FRP筋；抗震性能；FRP筋混凝土柱；FRP筋混凝土框架中图分类号：TB332；TU375文献标识码：A文章编号：1003—0999(2016)04—0088—06纤维增强聚合物(FRP)筋具有抗拉强度高、密有观察到柱子强度随体积配箍率有明显变化。箍筋度小、耐腐蚀性能好、抗疲劳性能优良和电磁绝缘性间距越小，约束有效性越好，纵筋的稳定性越好。在好等优点，被认为是替代钢筋

3、解决腐蚀环境中钢筋高轴压比下，柱子的变形能力均下降，且由于P-A锈蚀及特殊环境下不能使用钢筋等问题的一种新型效应造成强度退化迅速。FRP柱中有6个柱子发生材料¨卫j。FRP筋的抗压性能不如抗拉性能，国内了弯曲破坏，其余柱子出现了弯曲裂缝和剪切裂缝，外对于FRP筋的抗压性能和FRP筋混凝土柱、框架发生了弯剪破坏。由于FRP柱破坏主要特征为结构抗震性能的研究相对较少。本文主要介绍了国CFRP网片节点的过早破坏，导致纵筋在压力下屈内外关于FRP筋混凝土柱及框架抗震性能的最新曲,FRP柱的水平位移普遍小于BG柱。试验研究研究进展。表明，FRP网片可以用作柱子的约束筋来提高抗震能

4、力。FRP网片施工简单，能够提高施工效率，节约1FRP筋混凝土柱抗震性能研究材料，而且具有较好的性能。国外关于FRP筋混凝土柱抗震性能的研究开●一一展较早，包括FRP筋和钢筋混合配置混凝土柱、全FRP筋混凝土柱的抗震性能研究。■■Grira等设计制作由焊接钢筋网片(bau—grids)、普通形式箍筋(steelhoopsanddoubleheadedstuds)■■●和CFRP网片(carbonfiberreinforcementplasticds)约束的31个混凝土柱(BG柱l3个、sD柱4个和FRP柱14个)，进行了拟静力试验。三种柱子的横■一截面为350mmx35

5、0mm，横截面分别如图1至图3所示。三种柱的剪跨比均为4．7，且柱纵筋为钢筋，荷载水平P／P。为0．20—0．39。研究结果表明，三种不■■同形式箍筋的柱子在轴压力和水平往复荷载下，试验现象相似。柱子延性随着约束箍筋的体积配箍率图1BG柱横截面示意图提高而提高。但是，在试验体积配箍率范围内，并没Fig．1Cross—sectionalarrangementsusedinBGcolumns收稿日期：2015—10-08基金项目：国家自然科学基金(51378032，51578021)作者简介：邓宗才(1961．)，男，博士，教授，主要从事复合材料及其结构研究，dengZc@

6、bjut．edu．CEt。瓣鼬灏嘧2016年第4期玻璃钢／复合材料89■■一■一小于界限荷载的柱子中，且受拉破坏的FRP纵筋数量较少，这两个柱子最终破坏是由于多数FRP纵筋■一的屈曲和混凝土的压碎。FRP纵筋周围的混凝土剥■一■■落之前，FRP纵筋对于柱子的抗压承载力有一定贡献。压力下FRP筋稳定性破坏不同于钢筋的受压■■■●■●●破坏，FRP筋在失稳前无屈服，不会产生塑形变形，图2SD柱横截面示意图破坏时较为突然。柱子变形能力的提高，主要原因Fig．2Cross—sectionalarrangementsusedinSDcolumns是较小的箍筋间距能够提高受压纵筋的

7、稳定性和约束混凝土的变形，而不是受剪承载力的提高。试验中所有柱子的位移角达到了2．7％～3．9％，都大于加拿大建筑规范(NBCC)¨’”规定的抗震柱所应达到的2％和2．5％的要求。在进行FRP筋混凝土柱抗震设计时，要保证FRP筋处于弹性范围，且抗震柱具有足够的水平变形。●一Tavassoli等¨进行了9个全GFRP筋混凝土圆柱的拟静力抗震试验，并与钢筋混凝土柱进行对比。混凝土圆柱直径为356mm，剪跨比为5．17，荷载水平P／P为0．28和0．42。试验研究表明，GFRP筋■●的抗压强度大概是抗拉强度的一半，压缩弹性模量图3FRP柱横截面