不同連梁雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能非線性有限元分析

武建輝 崔艷艷 邵曉華

(1.中國(guó)煤炭科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467002； 2.河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院，河南 平頂山 467000)

不同連梁雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能非線性有限元分析

武建輝1崔艷艷2邵曉華2

(1.中國(guó)煤炭科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467002； 2.河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院，河南 平頂山 467000)

在帶鋼連梁混合雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)上，利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)普通連梁雙肢剪力墻和帶組合連梁雙肢剪力墻兩個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了非線性分析，主要從荷載—位移曲線及水平側(cè)移曲線、承載能力和變形能力、剛度退化等方面入手，將三者抗震性能作了比較，得出結(jié)論：帶鋼連梁混合雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)延性好，且進(jìn)入塑性狀態(tài)之后剛度退化更明顯，有利于結(jié)構(gòu)抗震，為工程設(shè)計(jì)提供有意義的依據(jù)。

雙肢剪力墻，連梁，抗震性能，非線性

1 概述

文獻(xiàn)[1]對(duì)影響此剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能的若干參數(shù)進(jìn)行了分析，其抗震性能并沒(méi)有同普通連梁雙肢剪力墻和帶組合連梁雙肢剪力墻兩個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能作比較，抗震性能的優(yōu)越性未得到體現(xiàn)。本文正基于此，對(duì)三者進(jìn)行了非線性有限元分析比較。

其中，普通連梁雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)是按分析軟件PKPM生成，其連梁高寬最下面兩層為240 mm×60 mm，3層～10層為180 mm×60 mm；根據(jù)內(nèi)力等效的原則連梁做成鋼連梁，即帶鋼連梁混合雙肢剪力墻有限元分析模型；同理，將鋼連梁進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為鋼—混組合連梁。鑒于此，三種連梁形式不同的雙肢剪力墻便可以進(jìn)行有意義的比較。

建立的非線性有限元分析模型如圖1所示。

2 比較分析

2.1 荷載—位移曲線和水平側(cè)移曲線

從圖2，圖3可得出結(jié)論，雙聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)在三種不同結(jié)構(gòu)形式連梁的結(jié)構(gòu)中，荷載—位移曲線在擬靜力水平荷載作用下，在荷載作用開(kāi)始段差別不大，而在結(jié)構(gòu)進(jìn)入屈服狀態(tài)后，承載力和結(jié)構(gòu)變形卻相差較大。最終可知，帶鋼連梁形式的雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)具有最好的變形性能，在極限狀態(tài)時(shí)，各層都有最大的水平變形能力，同時(shí)三種結(jié)構(gòu)都屬于彎曲破壞。

2.2 承載能力和變形能力比較

從表1，圖4～圖6數(shù)據(jù)分析可知，混合雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)當(dāng)采用帶鋼—混凝土組合連梁時(shí)，其承載能力是最大的，極限荷載和屈服荷載分別達(dá)到了79.344 kN和62.928 kN，大約均為帶鋼連梁混合雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)相應(yīng)能力的1.5倍。但是，前者的延性系數(shù)和極限位移分別為后者的76%和83.5%，屈服位移差別不明顯，變形能力稍差。但是變形能力和極限承載能力均優(yōu)于普通鋼筋混凝土連梁雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)性能。綜上，延性最好的結(jié)構(gòu)形式為帶鋼連梁混合雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)。

圖4～圖6中，1為普通連梁；2為帶鋼連梁；3為帶組合連梁。

2.3 等效剛度退化分析

從退化曲線圖7分析得到：

1)在變形很小的情況下，三種連梁形式的剪力墻結(jié)構(gòu)，其等效剛度是近似直線段。

2)鋼筋混凝土連梁的剪力墻結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度為最大，帶鋼連梁混合雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)最小，大致差2倍；帶鋼—混組合連梁雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度大約為帶鋼連梁雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)的1.3倍。

3)鋼筋混凝土連梁雙肢剪力墻等效剛度在整個(gè)加載過(guò)程中退化最快，而另兩種結(jié)構(gòu)形式的剛度退化卻相對(duì)緩和。

4)帶鋼連梁混合雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)在進(jìn)入屈服狀態(tài)之后，剛度退化更明顯，并且變形最大，具有良好的抗震性能。

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)鋼筋混凝土連梁、帶鋼連梁和帶鋼—混組合連梁三個(gè)不同連梁形式的雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)運(yùn)用ANSYS軟件進(jìn)行了非線性分析，對(duì)三者的抗震性能作了比較。得出如下結(jié)論：

1)帶鋼連梁剪力墻和帶鋼—混組合連梁剪力墻結(jié)構(gòu)的變形能力和極限承載能力優(yōu)于鋼筋混凝土連梁剪力墻結(jié)構(gòu)。本文也是對(duì)剪力墻連梁結(jié)構(gòu)形式由單一鋼筋混凝土連梁向鋼及鋼—混等多種方式的有益探索。

2)帶鋼連梁雙肢剪力墻和帶鋼—混組合連梁雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能都比鋼筋混凝土連梁雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)好；帶鋼—混組合連梁雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)屈服荷載和極限荷載均大于帶鋼連梁雙肢剪力墻，但后者的延性卻優(yōu)于前者；從側(cè)移曲線和延性方面綜合比較，帶鋼連梁混合雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能最佳。

3)三種不同連梁的雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)在進(jìn)入屈服階段之前，帶鋼—混組合連梁雙肢剪力墻和帶鋼連梁雙肢剪力墻退化相對(duì)緩和；進(jìn)入屈服階段以后，帶鋼連梁雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度退化更顯著，并且位移最大，結(jié)構(gòu)抗震性能更優(yōu)。

[1] 武建輝，邵曉華，梁 龐.帶鋼連梁混合雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能參數(shù)分析[J].鋼結(jié)構(gòu)，2013,28(3):169.

Abstract: Based on the study of the double-limb shear wall structure with the steel-concrete coupling beam and the double-limb shear wall structure with the coupling beam, the finite element analysis software ANSYS was used to analyze the non-linear. Bearing capacity and deformation capacity, stiffness degradation and so on, the seismic performance of the three are compared. The results show that the hybrid double-limbed shear-wall structure with strip steel has the best deformation capacity compared with the other two. After the structure enters into the yield state, the stiffness degradation of the double-limb shear wall structure is more obvious, structure seismic, providing a meaningful basis for engineering design.

Keywords: coupled shear wall, connecting beam, seismic performance, nonlinearity

Differentbeamcoupledshearwallstructuresnoninearfiniteelementanalysisofseismicperformance

WuJianhui1CuiYanyan2ShaoXiaohua2

(1.ChinaCoalTechnology&EngineeringGroupCorp,BeijingHuayuEngineeringCo.,Ltd,Pingdingshan467002,China;2.HenanQualityPolytechnic,Pingdingshan467000,China)

1009-6825(2017)25-0052-03

TU311.3

A

2017-06-23

武建輝(1983- )，男，碩士，工程師