框架—帶縫鋼板剪力墻抗震性能試驗研究

袁甜

【摘 要】近年來，隨著人們物質(zhì)生活水平的提高和安全意識的增強，對建筑抗震理論的研究不斷深入。在框架-帶縫鋼板剪力墻的結構的設計中，延性控制已經(jīng)深入人心，在工作中強剪弱彎、強柱弱梁、更強節(jié)點的設計意圖成為工程界人士的共識。本文通過采用ANSYS有限元軟件對框架-帶縫鋼板剪力墻結構單元在不同地震波、不同地震條件的地震作用下產(chǎn)生的有關問題進行分析，結合實際情況探討了這一結構性能的抗震性能，旨在為同行工作提供參考。

【關鍵詞】框架結構；剪力墻；鋼板；抗震性能

新世紀以來，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展不斷加速，城市建設水平大力提升，抗震理論的研究日益深入，在我國的鋼筋混凝土框架結構的延性設計中更是得到了深入研究，成為業(yè)界工作人士研究焦點。而我國《建筑抗震設計規(guī)范》頒布以來，對建筑框架結構的抗震設計提出了新要求，尤其是對框架結構中已經(jīng)出現(xiàn)的帶縫鋼板剪力墻結構的抗震性能，更是提出了系統(tǒng)的規(guī)范，旨在為建筑結構的整體性、統(tǒng)一性和完善性提出參考。

1.帶縫鋼板剪力墻結構概述

帶縫鋼板剪力墻結構是鋼板剪力墻結構中最為常見的形式之一，從建筑工程領域中這一問題的產(chǎn)生進行分析，其大多都是在地震作用下產(chǎn)生的。剪力墻作為建筑結構抗震側拉力的主要構件，其一旦遇到地震作用，必然產(chǎn)生及時有效的耗能作用。經(jīng)過多年的工作總結研究表明，在目前的建筑結構之中，鋼板剪力墻具備著較高的彈性模量、初始剛度、較大變形能力、良好的素性能力以及穩(wěn)定的滯回性，且在工作中具備著彈性剛度、承載力可以分別進行調(diào)整、布置的特點。

近年來，隨著高層建筑結構的不斷普及，帶縫鋼板剪力墻結構也被廣泛的應用在高層建筑之中，由于受到各層裝飾荷載、活動荷載以及其他荷載力的影響，使得帶縫鋼板剪力墻必然將承受一定的豎向荷載。時至今日，國外許多專家對于這一荷載要求已經(jīng)進行了深入的研究，并取得了一定的成績。在工作中，這一問題的深入研究和歸納對于這一現(xiàn)象的完善極為關鍵，也是現(xiàn)代化工作中最為全面的一個環(huán)節(jié)。

2.提高框架-帶縫鋼板剪力墻抗震性能有關影響因素和提高措施

通過目前的框架-帶縫鋼板剪力墻抗震性能研究得出，在設計工作中以結構控制理論為基礎，將結構的彈塑性分析與抗震性相結合，將抗震性能與消震性相結合、以能動控制策略和設計相結合是目前工作人員研究的重點，也是主動將抗震措施應用到結構中的核心手段。在工作中通過調(diào)節(jié)結構的剛度、強度和質(zhì)量分布來實現(xiàn)最佳配置和設計是業(yè)內(nèi)人士研究的首要重點。

2.1影響框架-帶縫鋼板剪力墻的抗震性因素

影響帶縫鋼板剪力墻的抗震性能的因素主要包含有：材料強度、梁柱橫截面面積、墻體截面大小、梁柱混凝土強度等級、軸壓比、水平荷載力大小、上部荷載等。

2.2提高帶縫鋼板剪力墻抗震性能的方法

在工作中，提高帶縫鋼板剪力墻抗震性能的措施主要有以下幾個方面：

2.2.1提高剪力墻結構抗震性能

提高剪力墻抗震性能對于帶縫鋼板剪力墻而言極為關鍵，是整個工作的核心環(huán)節(jié)。一般在工作中主要包含有將帶縫鋼板剪力墻結構四周設置成為有梁柱存在的帶邊框墻，以此提高剪力墻結構豎向荷載承擔力。其次，在工作中控制每個墻肢高度；再次、強化剪力墻剛性連梁，控制其跨高比。

2.2.2提高框架結構整體抗震性

在工作中首先需要加強框架結構邊角柱強度，提高框架結構的支撐穩(wěn)定性；其次在工作中沿著框架結構按照其他形狀設置一定的支撐柱，并控制支撐柱混凝土強度；再次，設置斜拉桿件來代替豎直桿件的消能性能，提高抗震整體性要求。

3.框架-帶縫鋼板剪力墻抗震性能試驗分析

3.1有限元計算

目前，我們在工作中通過在地震作用下引起的剪力墻結構抗震性能進行分析，一方面考慮到我國剪力墻結構設計規(guī)范要求，另外還需要在工作中考慮到建筑結構整體性、抗震性規(guī)范的要求。為此，在這里我們進行帶縫鋼板剪力墻結構的抗震性能試驗中，是利用剪力墻與框架結構的固結、梁柱之間的固結為基礎進行的。在試驗中通過帶縫鋼板剪力墻剪力墻整個結構下端固結，上端設置可以滑動的自由端。框架柱截面為175mm×175mm×7×10mm。框架梁和柱均采用Q345，梁H200×150×5.5×8mm型鋼、柱H175×175×7×10mm型鋼。假定鋼材均為理想彈塑性材料，屈服階段時服從VonMises屈服準則和相關流動準則。

以下用J表示帶縫鋼板剪力墻，K表示鋼框架，Ⅺ表示鋼框架帶縫鋼板剪力墻。

注：s為板高；肘為板寬；M/S為高寬比；Su為剪力墻上壁高度；Sd為剪力墻下壁高度；Sm為剪力墻中間壁高度；Sm/Su為下上壁高與中間壁高之比；A為帶縫鋼板剪力墻厚；F為帶縫鋼板剪力墻肢條數(shù)；m為墻肢寬；c為墻肢高。

對KJ結構分別施加時間間隔0.02s的EL Centro波，taft波、地震波（1940），作用時間為20s。結構最大Ⅺ結構在EL Centro波400、200、100cm/s2加速度作用下，Ⅺ結構在taft波同樣的三種加速度作用下，產(chǎn)生很小位移，圖中表明頂點位移時程曲線形狀很相似，數(shù)值近似成2倍關系。在400cm/s2加速度（taft波）作用下，最大位移0.66mm。

3.2滯回性計算

由圖可得出，Ⅺ結構在EL Centre波、taft波不同地震加速度的作用下，滯回曲線形狀均成梭形，在100、200cm/s2加速度作用下的滯回曲線比滯回曲線（在400cm/S2加速度作用下）面積小，位移和荷載之間是直線變化關系，說明結構一直在彈性階段工作，還沒屈服。

3.3結論

（1）KJ結構在EL Centre波100、200、400cm/s2加速度作用下、在taft波100、200、400cm/s2加速度作用下，頂點產(chǎn)生0.66ram的最大位移，這一數(shù)值小于彈性層間位移轉角限制n/300（鋼結構規(guī)范中規(guī)定的）。

（2）KJ隨著加速度的增大，滯回曲線面積越大，滯回曲線成梭行，結構在彈性階段工作，還沒屈服。說明Ⅺ抗震性能是非常良好的。

4.結束語

總之，在框架-帶縫鋼板剪力墻結構抗震性能試驗中，通過以上可以得出在工作中需要對各環(huán)節(jié)認真加以分析和研究，綜合“概念設計”和“構造措施”，確保結構設計安全和整體性。 [科]

【參考文獻】

[1]建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2011.中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[2]混凝土結構設計規(guī)范GB50010-2002.中國建筑工業(yè)出版社，2002.