Page 234 - 《振动工程学报》2025年第9期

2164 振 动 工 程 学 报 第 38 卷

参数，ITZs 的力学参数无法通过试验测得，可将其看 图 6 为模拟结果与试验结果的对比情况，包括破
作弱化了的砂浆基质，通过反复试算得到。 坏模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化情况和耗能
首先将混凝土材料的力学参数模拟值与试验值 能力。与试验中的剪力墙试件相比，细观模型进行了
相比，模拟所得混凝土立方体抗压强度 f cu 与劈裂抗 简化，导致模拟结果与试验有一定差异。但通过观察
k
拉 强度 f t 分 别 为 52.50 和 5.51 MPa， 试 验 值 为 53.25 对比结果可知，模拟结果与试验结果整体吻合较好，两
s
和 5.55 MPa，两者基本吻合，证明了模拟所选用的混 种方法所得峰值荷载和初始刚度误差均在 10% 以
凝 土 力 学 参 数 的 合 理 性 。 然 后 以 试 验 中 试 件 钢 内。这说明目前的建模方法可以很好地模拟循环荷载
筋-0.25% 和 BFRP 筋-0.25% 为例，进行模型验证。 作用下钢筋和 BFRP 筋混凝土剪力墙的力学行为。

等效塑性应变 0.003 0
钢筋-0.25% 钢筋-0.50% BFRP筋-0.25% BFRP筋-0.50%

(a) 破坏模式
(a) Failure modes
1600 2000 1600 2000
钢筋-0.25% 1000 钢筋-0.50% 800 BFRP筋-0.25% 1000 BFRP筋-0.50%
800
荷载P / kN 0 荷载P / kN 0 荷载P / kN 0 荷载P / kN 0

−800
试验
模拟
模拟
模拟
模拟 −1000 试验 −800 试验 −1000 试验
−1600 −2000 −1600 −2000
−3.0 −1.5 0 1.5 3.0 −3.0 −1.5 0 1.5 3.0 −3.0 −1.5 0 1.5 3.0 −3.0 −1.5 0 1.5 3.0
位移角θ / % 位移角θ / % 位移角θ / % 位移角θ / %
(b) 滞回曲线
(b) Hysteretic curves
2000 2000 400 100000
钢筋-试验 误差为5% 钢筋-试验 误差为5% 试验 试验 模拟
钢筋-模拟 1000 钢筋-模拟 300 初始刚度误差 钢筋-0.25% 75000 钢筋-0.25% 钢筋-0.25%
1000
钢筋-0.50%
钢筋-0.50%
钢筋-0.50%
BFRP筋-试验
BFRP筋-试验
为3%~8%
荷载P / kN 0 ρh=0.25% 10% 单位: kN 荷载P / kN 0 ρh=0.50% 单位: kN 割线刚度K / (kN·mm −1 ) 200 模拟 BFRP筋-0.50% 累积耗散能量E / (kN·mm) 50000 BFRP筋-0.50% BFRP筋-0.50%
BFRP筋-0.25%
BFRP筋-0.25%
BFRP筋-0.25%
BFRP筋-模拟
BFRP筋-模拟
2%
4%
钢筋-0.25%
钢筋-0.50%
BFRP筋-0.25%
0.2%
−1000
Pmax=1433; −1473
Pmax=1226; −1303
Pmax=1138; −1108
1% Pmax=1294; −1285 −1000 Pmax=1501; −1500 100 BFRP筋-0.50% 25000
Pmax=958; −948
−2000 Pmax=995; −1045 −2000 2% Pmax=1112; −1110 0 0
−3.0 −1.5 0 1.5 3.0 −3.0 −1.5 0 1.5 3.0 0 0.6 1.2 1.8 2.4 3.0 0 0.6 1.2 1.8 2.4 3.0
位移角θ / % 位移角θ / % 位移角θ / % 位移角θ / %
(c) 骨架曲线 (d) 刚度退化情况 (e) 耗能能力
(c) Skeleton curves (d) Stiffness degradation (e) Energy dissipation
capacity

图 6 模型验证
Fig. 6 Model validation

基于开展的配置不同水平配筋率（0.25% 和 0.50%） 的斜裂缝。其中，水平配筋率为 0% 和 0.25% 试件的
的钢筋和 BFRP 筋混凝土剪力墙抗震性能试验，采用 主斜裂缝发展充分，而水平配筋率为 0.50% 和 1.00%
细观数值模拟的方法，将水平配筋率拓展到 0% 和 的试件底部混凝土损伤更为严重。
1.00%。通过试验与数值模拟的方法，对比 RC 剪力 图 8 给出了 4 个试件的水平筋（水平配筋率为
墙和 BFRP-RC 剪力墙的抗剪承载力、变形能力、耗 0% 的 2 个试件无水平筋）在加载过程中达到的最大
能能力、刚度及恢复性能。 应变。通过钢筋的材性试验确定了其屈服应变为

0.0016，根据美国规范 ACI CODE-440.11—22 [46] 中的
3 试 验 结 果 及 分 析 规定，FRP 筋有效应变取为 0.004。结果表明，对于
4 个 RC 剪力墙，80% 的水平钢筋应变达到了屈服应

变 0.0016；对于 4 个 BFRP-RC 剪力墙试件，67% 的水
3.1 破坏过程和破坏形态
平 BFRP 筋产生的应变也达到了有效应变 0.004。
图 7 为 8 个试件在极限荷载时的破坏模式。从 综上，通过剪力墙的裂缝分布情况、混凝土的
图中可以看出，8 个试件均产生了沿对角线方向分布 损伤情况及水平钢筋（BFRP 筋）最大应变达到屈服