連梁配筋率對聯(lián)肢剪力墻抗震性能影響研究

文/劉飛姣 山西水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程系 山西 運(yùn)城 044000

楊宗仁 中國能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司；新能源工程分公司 山西 太原 040001

連梁配筋率對聯(lián)肢剪力墻抗震性能影響研究

文/劉飛姣 山西水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程系 山西 運(yùn)城 044000

楊宗仁 中國能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司；新能源工程分公司 山西 太原 040001

1　建立有限元分析模型

針對聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能在實(shí)際工程中的重要作用，本文利用M IDAS GEN 8.0為工具，建立了一種簡明有效的有限元分析模型，并通過靜力彈塑性分析，研究了連梁縱向配筋率對聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，探討了在連梁縱向配筋率變化過程中結(jié)構(gòu)承載力和破壞位移的變化規(guī)律。此研究對現(xiàn)實(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著重要的實(shí)際指導(dǎo)意義。

聯(lián)肢剪力墻；連梁剛度；縱向鋼筋配筋率；M IDAS；靜力彈塑性分析

0　引言

剪力墻是多層以及高層建筑結(jié)構(gòu)體系中其抗側(cè)力體系的重要組成部分，為滿足建筑結(jié)構(gòu)的使用功能，需在剪力墻上開設(shè)門、窗以等結(jié)構(gòu)洞，于是就形成了聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)。各墻肢間由連梁相連，連梁的剛度、強(qiáng)度、及變形性能對聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能有很大的影響。為此，前人在連梁對聯(lián)肢剪力墻抗震性能的影響方面也做了很多研究，如常為華、張相勇等采用近似理論揭示了連梁剛度與墻肢剛度在結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布中起到的作用及相互之間的關(guān)系和影響。本文應(yīng)用M IDAS PUSHOVER在聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上分析研究連梁縱向鋼筋配筋率對聯(lián)肢剪力墻抗震性能的影響。

1.1模型參數(shù)

本文建立了一個(gè)6層剪力墻結(jié)構(gòu)的分析模型，總高度21.6m，每層層高均為3600mm。兩個(gè)方向的剪力墻墻厚均為200mm，混凝土強(qiáng)度為C30，LL1、LL2的截面寬度均為200mm，LL1的截面高度為500mm，為使LL2的線剛度變化故截面高度為200～1400mm之間。模型假定樓板在平面內(nèi)剛度無限大，平面外剛度為0，抗震設(shè)防烈度為7度，場地類別為Ⅱ類，地震分組為第一組，結(jié)構(gòu)抗震等級為二級。本文中剪力墻肢翼緣長取為1000mm，墻肢高取2000mm，連梁箍筋為 A8@100，墻肢水平分布鋼筋為B10@200，豎向分布鋼筋為B12@200，墻肢端部鋼筋為4 B16@100。

1.2荷載加載

M idas/Gen提供了模態(tài)、靜力荷載工況、加速度常量三類側(cè)向荷載加載模式。本文研究結(jié)構(gòu)Y向抗震性能，故荷載類型為模態(tài)第二震型、Y向加速度常量?？刂谱畲笪灰瓶扇椝苄晕灰葡拗?80mm，為了達(dá)到結(jié)構(gòu)破壞本文取220mm，推覆加載共分為25步。限于篇幅，本文僅討論荷載形式為加速度常量下的結(jié)構(gòu)抗震性能。

2　結(jié)構(gòu)分析

2.1連梁縱向配筋率對結(jié)構(gòu)抗震的影響

在結(jié)構(gòu)體系變化中，墻的截面保持不變，而連梁（LL1）的截面在變化，連梁不同截面下與墻的線剛度比見表1。

表1　不同截面的梁與剪力墻線剛度比

2.2.1連梁縱向配筋率的變化對結(jié)構(gòu)承載力的影響

由（a）圖可知，剛度比為0.009時(shí)，配筋率由0.2%變化到1.2%時(shí)承載力幾乎沒有發(fā)生變化。圖（b）中剛度比為0.251時(shí)，配筋率增大明顯引起結(jié)構(gòu)承載力增大。（c） 圖剛度比為1.151時(shí)，在配筋率為0.2%時(shí)結(jié)構(gòu)就已經(jīng)具有很大的承載力，在配筋率為0.8%時(shí)達(dá)到最大，在配筋率大于0.8%時(shí)基底剪力有下降的趨勢。由此可知：當(dāng)連梁剛度較低時(shí)，連梁配筋率越大聯(lián)肢剪力墻的承載力越大。連梁剛度超過一定值時(shí)，隨著配筋率的增大結(jié)構(gòu)的破壞荷載增大，而配筋率大于一定值時(shí)增大配筋率反而會(huì)引起破壞荷載的減小。

2.2.2連梁縱向配筋率變化對結(jié)構(gòu)性能點(diǎn)的影響

表2　不同配筋率下結(jié)構(gòu)的性能點(diǎn)參數(shù)

表2是截面為200×600時(shí)不同配筋率下結(jié)構(gòu)的性能點(diǎn)參數(shù)。由表可知，連梁配筋率增大，結(jié)構(gòu)的性能點(diǎn)位移降低，性能點(diǎn)處的基底剪力增大。說明連梁配筋率增大時(shí)梁的抗彎剛度增大，結(jié)構(gòu)的整體剛度也隨之變大，而結(jié)構(gòu)達(dá)到性能點(diǎn)的位移就越小。

3　結(jié)論

本文中考慮了模型的連梁剛度及配筋率變化對聯(lián)肢剪力墻整體抗震性能的影響，基于上文多個(gè)模型的比較分析，得出以下結(jié)論：

（1）連梁與墻肢的剛度比較低時(shí)，連梁配筋率越大聯(lián)肢剪力墻整體的承載力也越大而結(jié)構(gòu)的破壞位移就越小。

（2）連梁與墻肢的剛度比超過一定值時(shí)，連配筋率的在一定范圍內(nèi)增大，結(jié)構(gòu)的破壞荷載增大、破壞位移減??；配筋率大于一定值時(shí)增大配筋率反而會(huì)引起破壞荷載的減小、破壞位移的增大。

（3）連梁配筋率在較小的范圍內(nèi)增大時(shí)，剛度較大的連梁與剛度較小的連梁相比，結(jié)構(gòu)的承載力增大和破壞位移減小的幅度均大。

（4）連梁與墻肢的剛度比在較小的范圍內(nèi)增大時(shí)，高配筋率的連梁與低配筋率的連梁相比，結(jié)構(gòu)的承載力增大和破壞位移減小幅度均大。

［1］李方圓，梁興文，張濤.剪力墻結(jié)構(gòu)小跨高比連梁研究述評［J］.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2008，（S1）： 152-155.

［2］常為華，張相勇，張亞珊.高層剪力墻結(jié)構(gòu)連梁的設(shè)計(jì)與分析［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2009， （S2）：68-71.

劉飛姣（1987-），女，漢，碩士，主要從事混凝土結(jié)構(gòu)抗震方面研究