郭宗宏

（河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院 河北邯鄲 056038）

1 有限元模型的建立

1.1 模型設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)參數(shù)包括波紋鋼板寬度和洞口寬度三個(gè)幾何參數(shù)，模型設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 參數(shù)分析取值

為了消除因框架尺寸不同而對(duì)正弦開洞波紋鋼板的影響，本文只取一種尺寸框架結(jié)構(gòu)，梁、柱均鋼管尺寸為150mm×100mm×6mm。

1.2 材料模型和單元選取

波紋鋼板和梁、柱的鋼材屈服強(qiáng)度分別取235MPa和345MPa，鋼材彈性模量Ey為206GPa，泊松比ν為0.3，密度為7850kg/m3，屈服強(qiáng)度fy為235MPa，強(qiáng)化階段的彈性模量為E′=E/100，框架和正弦開洞波紋板采用4節(jié)點(diǎn)減縮積分殼單元（S4R）進(jìn)行模擬分析。

1.3 邊界條件

剪力墻為兩個(gè)部分即框架和波紋鋼板如圖1所示[1-3]，框架和波紋鋼板采用Tie連接，約束框架柱底部所有節(jié)點(diǎn)的3個(gè)平動(dòng)自由度和x軸、z軸的2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，限制框架梁的平面外自由度進(jìn)行。取一階屈曲模態(tài)的H/200倍做為剪力墻的初始缺陷[4]。

圖1 正弦開洞波紋鋼板剪力墻

2 有限元參數(shù)對(duì)正弦開洞波紋鋼板剪力墻抗側(cè)性能的影響分析

2.1 波紋鋼板長度的影響分析

在其余參數(shù)不變的情況下，對(duì)比不同長度下剪力墻力學(xué)性能，如圖2所示。

圖2 波紋鋼板長度的影響

波紋鋼板的長度的改變對(duì)剪力墻的抗側(cè)性能影響較大。長度每增長1.5m，其初始抗側(cè)剛度分別增加了96.6%、54.7%、29.3%、22%、10.7%。剪力墻屈曲載荷分別增加了45.2%、34.4%、20.5%、18.9%、14.6%。剪力墻的峰值載荷分別增加了44%、30.8%、16.9%、19%、14.4%。隨長度的增加，剪力墻的初始抗側(cè)剛度、屈曲載荷和峰值載荷增長速率不斷降低。

2.2 波紋鋼板洞口寬度的影響分析

在其余參數(shù)不變的情況下，對(duì)比不同洞口寬度下剪力墻力學(xué)性能如圖3所示。

圖3 波紋板洞口寬度的影響

波紋鋼板洞口寬度的改變對(duì)剪力墻的抗側(cè)性能影響較大。寬度每減小0.5m，其初始抗側(cè)剛度分別增長了47.9%、45.2%、47.1%。屈曲載荷分別增長了55.4%、39.6%、34.2%。洞口寬度大于1.5m時(shí)，剪力墻沒有明顯的峰值載荷。

3 結(jié)論

波紋鋼板長度的增長和洞口寬度的增寬都會(huì)對(duì)剪力墻的抗側(cè)性能產(chǎn)生顯著的影響，隨著長度增長和洞口寬度減小其初始抗側(cè)剛度、屈曲載荷和峰值載荷不斷的增加，但其增長速率卻在不斷降低。