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(山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006)

引言

太原市君怡小區(qū)B座位于太原市平陽(yáng)路與晉陽(yáng)街交叉路口，地上32層，地下1層，采用剪力墻結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的剪力墻結(jié)構(gòu)由于剛度大，地震作用下吸收能量多，且變形性能較差，結(jié)構(gòu)的耗能高，破壞嚴(yán)重。由于建筑功能的需要，常在剪力墻上開(kāi)設(shè)門、窗以及結(jié)構(gòu)洞，形成了連肢剪力墻。連肢剪力墻又有兩種，一種為等肢，另一種為不等肢。在該工程中，不等肢剪力墻發(fā)揮著重要的作用，而連梁的強(qiáng)度、剛度以及變形性能對(duì)連肢剪力墻的抗震性能有很大的影響。本文運(yùn)用MIDAS/GEN研究該工程中連梁剛度對(duì)不等肢連肢梁抗震性能的影響。

MIDAS/GEN是指General structure design system for windows environment，即以Windows為開(kāi)發(fā)平臺(tái)的通用結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，MIDAS/GEN全面強(qiáng)化了實(shí)際工作中結(jié)構(gòu)分析所需要的分析功能。通過(guò)已有的入索單元、鉤單元、間隙單元等非線性單元，結(jié)合施工階段、時(shí)間依存性、幾何非線性等最新結(jié)構(gòu)分析理論，從而計(jì)算出更加準(zhǔn)確和切合實(shí)際的分析結(jié)果。

1 有限元分析模型的建立

本文所采用的分析模型是一個(gè)4層剪力墻結(jié)構(gòu)，層高均為3 600 mm，總高度14.4 m，梁和剪力墻平面見(jiàn)圖1和圖2，圖中LL2截面尺寸為200 mm×500 mm，LL1的截面寬度為200 mm，截面高度在400～1 600 mm之間變化。不考慮樓板的影響，墻厚均為200 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為7度，Ⅱ類場(chǎng)地，設(shè)計(jì)地震分組為第1組，抗震等級(jí)設(shè)為二級(jí)。

圖1 等肢剪力墻平面圖

圖2 不等肢剪力墻平面圖

本文中剪力墻肢考慮翼緣的影響，翼緣統(tǒng)一取長(zhǎng)為800 mm，等肢墻肢取2 000 mm，不等肢墻肢中大墻肢長(zhǎng)取2 000 mm，小墻肢參數(shù)見(jiàn)表1。以各模型Y向周期和位移的變化來(lái)研究連梁的剛度對(duì)不等肢剪力墻整體剛度的影響。

表1 不等肢墻肢參數(shù) mm

2 計(jì)算結(jié)果分析

2.1 等肢墻肢

連梁截面寬取200 mm，高度取一系列值，以模擬連梁剛度的變化。由表2、圖3和圖4可以看出，隨著連梁剛度的增大，周期和位移呈明顯下降的趨勢(shì)，在連梁與墻肢剛度比為1附近時(shí)折線斜率明顯減小，位移變化率只有初始的1.4%。由此可知，等肢墻當(dāng)連梁與墻肢剛度比>1時(shí)，隨著連梁剛度的增加，聯(lián)肢剪力墻剛度的增加非常緩慢。

表2 等肢墻肢不同剛度比下的周期位移

圖3 等肢剪力墻不同剛度比下的位移

圖4 等肢剪力墻不同剛度比下的周期

2.2 不等肢墻肢

為了便于對(duì)比分析，不等肢墻肢中大墻肢取與等肢墻相同，連梁的剛度和小墻肢的剛度作為變量。限于篇幅，這里僅給出SD1800的周期位移表(見(jiàn)表3)以及SD1800、SD1400和SD1200連梁與墻肢的剛度比與位移圖(見(jiàn)圖5至圖7)。比較不同墻肢高度下各個(gè)模型的位移發(fā)現(xiàn)，隨著墻肢截面的減小，位移增大，同一墻肢剛度位移折線隨著連梁剛度的增大而趨于平緩。SD1800、SD1400和SD1200在連梁與小墻肢剛度比為1時(shí)，折線的變化率分別為初始變化率的2.34%、2.62%和4.87%，曲線變化與連梁與大墻肢的剛度比沒(méi)有明顯的聯(lián)系，位移的變化與連梁與小墻的剛度比有關(guān)。

表3 不等肢墻肢SD1800不同剛度比下的周期位移

圖5 不等肢(SD1800)不同剛度比的位移

2.3 等截面連梁下不同墻肢組合對(duì)聯(lián)肢剪力墻的影響

不同連梁截面、墻肢下聯(lián)肢剪力墻的位移見(jiàn)圖8。

對(duì)比圖8中不同連梁截面、墻肢下聯(lián)肢剪力墻的位移曲線可知，當(dāng)大墻肢、連梁截面一定時(shí)，剛度比(大墻/小墻)越大則整體的剛度就越小。墻肢剛度一定時(shí)，連梁剛度越大則聯(lián)肢剪力墻的整體剛度越大。連梁剛度越大，墻肢截面變化對(duì)聯(lián)肢剪力墻整體剛度的影響越小。

圖6 不等肢(SD1400)不同剛度比的位移

圖7 不等肢(SD1200)不同剛度比的位移

圖8 不同連梁截面、墻肢下聯(lián)肢剪力墻的位移

3 問(wèn)題討論

在太原市平陽(yáng)路君怡小區(qū)B座鋼筋混凝土不等肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)的位移超過(guò)了規(guī)范規(guī)定的限值，設(shè)計(jì)人員通過(guò)合理地調(diào)整墻肢截面或連梁的截面高度來(lái)提高整體的剛度，從而滿足了規(guī)范規(guī)定的位移限值。對(duì)于設(shè)計(jì)中跨高比較大的連梁，有良好的地震耗能。而在剪力墻結(jié)構(gòu)中，往往洞口上形成的連梁跨高比均比較小，對(duì)抗震等級(jí)為一、二級(jí)且連梁跨高比≯2、墻肢厚≮200 mm時(shí)，可設(shè)置斜向交叉鋼筋或菱形斜筋與交叉斜筋組合的配筋方案，其延性均比較高，且具有良好的耗能能力。當(dāng)連梁寬度在350 mm以上時(shí)，可采用交叉暗撐。對(duì)在工程中出現(xiàn)超筋的連梁，通過(guò)合理配筋保證梁強(qiáng)剪弱彎，可具備一定的延性耗能能力。

4 結(jié)論

4.1 基于等肢剪力墻中連梁剛度對(duì)聯(lián)肢剪力墻整體剛度的分析，連梁的剛度越大，聯(lián)肢剪力墻的整體剛度也越大；當(dāng)連梁的剛度與墻肢的剛度比>1時(shí)，連梁剛度的變化對(duì)整體剛度影響不大。

4.2 對(duì)于不等肢墻肢，連梁的剛度越大，整體的剛度也就越大。當(dāng)連梁剛度與小墻肢剛度比>1時(shí)，連梁剛度的變化對(duì)整體剛度影響不大。

4.3 當(dāng)大墻肢、連梁截面一定時(shí)，剛度比(大墻/小墻)越大，整體的剛度就越小。墻肢剛度一定時(shí)，連梁剛度越大，聯(lián)肢剪力墻的整體剛度越大。連梁剛度越大，墻肢截面變化對(duì)聯(lián)肢剪力墻整體剛度的影響越小。

4.4 在該工程鋼筋混凝土不等肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，增大了連梁剛度。但不等肢聯(lián)肢墻的抗震研究尚有很多問(wèn)題，在今后的研究中會(huì)得到更好的解決。

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