采用有限元分析（FEA）对带有EPS芯的钢筋混凝土夹层板（RCSP）的弯曲性能及复合效应进行了数值研究，并进行了参数分析

《Scientific Reports》：Numerical investigation of the flexural behaviour and composite action of reinforced concrete sandwich panels (RCSP) with EPS core: parametric study using FEA

　　

摘要

传统的无钢筋砖砌体墙由于资源消耗过多和自重较大，在可持续性和抗震性能方面存在显著问题。采用膨胀聚苯乙烯（EPS）芯材的钢筋混凝土夹芯板（RCSP）是一种有前景的替代方案，它不仅具有类似的传统砖砌体的功能优势，而且重量轻、可持续，并且抗震性能更强。本研究利用在Abaqus/Explicit中开发的经过验证的三维非线性有限元模型，研究了RCSP的弯曲性能，结果发现其在极限承载能力、裂缝起始与扩展以及破坏机制方面与实验结果高度吻合。通过系统的参数分析，研究了剪切连接器的类型、间距、直径、焊接钢丝网（WWM）的尺寸、EPS芯材的厚度以及纵向钢筋的影响。在各种连接器类型中，双桁架剪切连接器（DSC）使极限承载能力提高了12%至18%，并且比正交剪切连接器（SSC）和单桁架剪切连接器（SSC）具有更好的塑性性能。将连接器间距从150毫米减小到75毫米后，极限承载能力提高了约8.9%，而破坏模式几乎没有变化。将焊接钢丝网的直径从3毫米增加到6毫米，弯曲强度显著提高了102.8%，这表明弯曲性能对钢筋的刚度有很强的依赖性。EPS芯材厚度的变化对弯曲承载能力的影响小于3%，证实了其在受力弯曲过程中的结构贡献可以忽略不计。增加纵向钢筋（每160毫米放置一根直径为6毫米的Fe500钢筋）使极限承载能力提高了40.5%，同时显著提高了塑性性能。这些研究结果为影响RCSP复合性能的关键参数提供了重要见解，并为优化RCSP系统提供了设计建议，使其成为比传统砖砌体墙更轻便、更可持续且更具抗震能力的替代方案。