賈穗子+曹萬林+袁泉+梁麗麗

摘 要：基于不同構(gòu)造形式框支網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板低周反復(fù)荷載試驗，通過不同損傷性能評估模型的比較，提出適合該類結(jié)構(gòu)的損傷模型.采用OpenSees準(zhǔn)確模擬結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，得出相應(yīng)力學(xué)參數(shù)，驗證損傷模型的合理性.給出與框支網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板結(jié)構(gòu)各累積損傷階段對應(yīng)的損傷指數(shù)取值范圍.基于試驗，分階段對結(jié)構(gòu)累積損傷性能進行描述，并采用ANSYS模擬累積損傷發(fā)展階段，提出框支網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板結(jié)構(gòu)后期修復(fù)建議.

關(guān)鍵詞：損傷模型；框支結(jié)構(gòu)；網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板；低周反復(fù)加載試驗；累積損傷

中圖分類號：TU352.1 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-2974（2016）05-0022-08

Abstract：This study focused on the behaviour of the frame-supported grid light-weight slabs （FSGL slab） with different forms under low-cycle reversed loadings. Compared with the existing evaluation models showing different damage performances， a damage model was proposed for the FSGL slab system. The mechanical properties of the FSGL slab system were investigated by OpenSees simulation， and the corresponding mechanical parameters were obtained to verify the proposed damage model. Meanwhile， the range of damage index value corresponding to the cumulative damage stage was provided. Furthermore， on the basis of test results， the cumulative damage of FSGL slab system at each stage was described by ANSYS software. Finally， the post-repair recommendations for FSGL slab system were given.

Key words：damage model； frame-supported structure； grid light-weight slab； low-reversed cyclic loading test； cumulative damage

大量試驗和歷次震害表明，框支砌體結(jié)構(gòu)進入屈服階段，因關(guān)鍵部位受力不合理、剛度分布不靈活，易在上下轉(zhuǎn)換層之間形成薄弱層，且承重墻體在已有大開間住宅中受力不充分，同時，結(jié)構(gòu)采用的是大量的粘土磚砌體，毀壞農(nóng)田，增加資源消耗和環(huán)境成本[[1-3[].框支剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)置沿豎向上剛下柔，底部易在地震作用下產(chǎn)生變形集中和能量聚集，此外，在中小城鎮(zhèn)以及經(jīng)濟不發(fā)達地區(qū)，其高昂的建造成本限制了它的推廣[[4-6].綜上所述，對帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)地震損傷性能清晰、準(zhǔn)確、量化的把握是保證該類結(jié)構(gòu)抗震可靠性的關(guān)鍵[[7-8].

本文將網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板引入底部大空間結(jié)構(gòu)中，形成新型結(jié)構(gòu)體系——框支網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板結(jié)構(gòu).目前，課題組對網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板單元損傷性能提出了一些研究，將基于性能的設(shè)計思想引入到網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板單元中，提出單元結(jié)構(gòu)損傷性能指標(biāo)的量化參數(shù)，給出單元結(jié)構(gòu)地震損傷可靠度近似分析方法[[9-10].分析了網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板分災(zāi)元件的損傷過程和耗能分擔(dān)率，為研究其對結(jié)構(gòu)整體抗倒塌能力的影響提供參考[[11[].前期研究已對墻板單元及主要構(gòu)件損傷狀態(tài)做了分析，但框支網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板結(jié)構(gòu)的研究仍處于空白，本文將該結(jié)構(gòu)在低周反復(fù)加載過程中累積損傷過程進行分析，確定適用于該類結(jié)構(gòu)的損傷模型，得出損傷評價規(guī)律，為框支網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計和評估提供參考.

1 框支網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板結(jié)構(gòu)

1.1 網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板

網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板結(jié)構(gòu)采用層層嵌套的構(gòu)造形式，由預(yù)制網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板、現(xiàn)澆外框和樓板組合而成[12-13].網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板是由密布的鋼筋混凝土肋梁、肋柱形成隱形密框，內(nèi)嵌輕質(zhì)填充砌塊預(yù)制而成的一種全新網(wǎng)格式復(fù)合墻板.混凝土邊框柱、連接柱及暗梁組成的外框架連接、約束網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板，形成結(jié)構(gòu)的主要承力構(gòu)件——網(wǎng)格式輕質(zhì)墻體（圖1）.

目前，網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板結(jié)構(gòu)逐步被應(yīng)用于社會生產(chǎn)實踐中，在河北、陜西、河南等省建成近百萬平米的住宅示范點（見圖2）， 取得了良好的經(jīng)濟和社會效益[14-15].

1.2 框支網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板結(jié)構(gòu)

本文將網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板結(jié)構(gòu)與底部大空間結(jié)構(gòu)結(jié)合，形成框支網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板結(jié)構(gòu)，基于1/2比例結(jié)構(gòu)（圖3和表1）低周反復(fù)加載試驗結(jié)果[16-18]，建立損傷性能評估模型，并采用非線性有限元程序OpenSees，模擬不同參數(shù)結(jié)構(gòu)模型的受力過程，求出各特征點值，驗證損傷模型的合理性.

2 框支網(wǎng)格式輕質(zhì)墻板結(jié)構(gòu)損傷性能評估模型

本文采用修正的Park-Ang雙參數(shù)損傷模型，對框支網(wǎng)格式輕質(zhì)墻體在耗能減震過程中的損傷性能進行分析和評估.Park-Ang雙參數(shù)損傷模型修正過程如下：

1）在維持Park-Ang模型的基本形式最大變形與累積滯回耗能線性疊加的前提下[[18]，對其能量項進行改進，將分母中的屈服強度和極限位移的乘積改為單調(diào)荷載作用下的塑性耗能能力[[19]，見式（1）：