广西科技大学学报第卷域塑性铰区以外墙体基本保持弹性腹板纵筋配筋区纵筋配筋区状态因此翼缘上竖缝可仅设置在墙体塑性铰区以保证墙体刚度不至因翼缘设缝而降低很多墙体按图图所示位置在其底部设置竖缝竖缝高度采用东南大学给出的塑性铰长度计算公式计算!! 光圆钢筋变形钢筋图形截面局

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诸歧
7 years ago
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1 第 # 卷第期广西科技大学学报 &!# '! % 第年期月 ' ( )')*+ '+&,+-. (,/+'/ '0 -/1'). % "#/$#%/$/ 局部设缝短肢剪力墙静力弹塑性分析廖桂红张敏广西科技大学土木建筑工程学院广西柳州摘要针对底部设缝与传统不设缝短肢剪力墙对静力弹塑性进行了分析表明在剪力墙底部塑性铰区域设置竖缝后破坏形式及变形能力均发生了改变设缝后墙体塑性铰区域增大结构延性得到了提高并且结构抵抗水平作用的能力有所加强抗震性能得到了改进关键词短肢剪力墙静力弹塑性分析塑性铰中图分类号文献标志码近年来在我国兴起的一种新型的抗侧力构件钢筋混凝土短肢剪力墙它既保留了异形柱不凸出墙面的优点又克服了普通框架露梁露柱的缺点此外短肢剪力墙具有开设洞口大结构形式灵活能更好的满足高层住宅的建筑要求既有利于房间的分隔布置又能减轻结构自重因此在高层住宅中的应用越来越广泛深受广大开发商和住户的青睐但由于短肢剪力墙抗震性能存在不足地震区应用经验不多因而受到一定程度的限制如何提高短肢剪力墙的抗震性能这成为我国抗震研究的热点问题之一短肢剪力墙是我国学者创造性地提出的一种结构形式国外学者对短肢剪力墙研究很少但对剪力墙等建筑结构的抗震性能研究较多!" # 针对建筑结构的抗震需求提出了一种典型的 $%&'! 法的分析过程并给出了分析算例表明该方法能满足结构抗震分析的需要汪大绥等就美国的两本手册 # 和 ( 中关于静力弹塑性分析的基本原理和方法给出了利用 )* 程序进行适合我国地震烈度分析的计算步骤表明 $%&'! 方法是目前对结构进行罕遇地震作用下弹塑性分析的有效方法刘昭进行了钢筋混凝土剪力墙结构的静力弹塑性分析主要应用结构设计软件 $+$ 中的静力弹塑性分析程序 $*, 分析了某钢筋混凝土剪力墙结构在罕遇地震作用下的动力响应研究得出在满足目标位移的前提下同时遵循连梁框架梁剪力墙的破坏规律可以有效提高整体结构的抗倒塌能力以上学者分别从框架结构和算例分析方面说明在罕遇地震作用下的地震响应与抗震理论没有更多的从剪力墙结构特别是短肢剪力墙结构性能方面来进行分析本文主要从短肢剪力墙在受到水平地震作用后采用 $*, 分析方法来分析它的抗震性能很多学者经过理论与试验研究表明形 - 形截面短肢剪力墙当截面翼缘处于受拉侧时墙体延性耗能较差抗震性能较弱主要是腹板端部和翼缘的配筋不对称影响了构件的延性和耗能在吸取前人研究成果的基础上在形 - 形截面短肢剪力墙的翼缘上沿墙体底部塑性铰区设置竖缝将该区域配置在翼缘上的腹板纵筋和翼缘上的其他纵筋分开如图及图所示虚线以解决当该短肢剪力墙截面翼缘. 处于受拉区时墙体延性耗能较差的缺点但应注意的是由于塑性铰是影响墙体延性耗能的主要区收稿日期 // 基金项目广西自然科学基金项目 0(11 *(1.( 资助通信作者张敏教授博士研究方向结构工程!

2 广西科技大学学报第卷域塑性铰区以外墙体基本保持弹性腹板纵筋配筋区纵筋配筋区状态因此翼缘上竖缝可仅设置在墙体塑性铰区以保证墙体刚度不至因翼缘设缝而降低很多墙体按图图所示位置在其底部设置竖缝竖缝高度采用东南大学给出的塑性铰长度计算公式计算!! 光圆钢筋变形钢筋图形截面局部设缝短肢剪力墙图形截面局部设缝短肢剪力墙 " 为了分析形短肢剪力墙的抗震性能采用图图所示分析模型该模型层高共层和层总高分别为和都考虑设防烈度度三类场地设计基本地震加速度为地震分组为第组剪力墙的抗震等级为级楼面恒载和活载标准值分别为考虑轴压比在短肢剪力墙底部设竖缝缝高按式计算取为底部设缝短肢剪力墙平面布置见图和图图层结构平面布置形式图层结构平面布置形式传统不设缝与局部设缝形和十字形短肢剪力墙截面配筋如图所示各层配筋量见表表局部设缝和不设缝短肢墙均采用对称配筋 #$ #$ #$ #$% #$ #$ #$& #$ #$ #$ #$ #$ #$ #$ #$ 形截面设缝短肢墙配筋图形截面不设缝短肢墙配筋图十字形短肢墙截面配筋图形截面和十字形截面短肢墙配筋图

3 第期廖桂红等局部设缝短肢剪力墙静力弹塑性分析表层局部设缝和不设缝形十字形短肢墙的边缘配筋翼缘编号翼缘配筋配筋面积!"# $# #%!" &'!" &' '!" $'!" $' '!" $' '!" $' '!" '$' '!" $' '!"' $' '!"'' $' '!"' '$' ' 表顶层局部设缝和不设缝形十字形短肢墙的边缘配筋翼缘编号翼缘配筋配筋面积!" $'!" '$' '!" $'!"' $'!"'' $'!"' '$' ' 应用软件中的分析可以得出局部设缝和传统不设缝短肢墙的自振周期如表所示从表可以知道局部设缝后短肢墙的周期提高很小两者差别几乎可以忽略不计局部设缝表局部设缝和不设缝短肢墙自振周期分析层短肢剪力墙局部不设缝增幅局部设缝层短肢剪力墙局部不设缝增幅 ' ' ' ' '!!"# 的加载过程分为两大步先施加竖向静力荷载得到结构在竖向力作用下的初始状态然后在这个初始状态的基础上再施加侧推静力荷载直到满足停机控制条件加载过程均采用弧长法控制的逐步加载的弹塑性静力非线性分析方法采用倒三角形分布的水平加载模式其水平侧向荷载沿结构高度分布与楼层质量和高度的乘积成正比即底部剪力法模式其数学表达式为式中为第层水平荷载为结构底部剪力为第层重力荷载代表值 () $%&' 如图和图所示分别为层和层一榀形短肢墙结构在水平地震作用下的弹塑性破坏形式梁两端均出现塑性铰第层形腹板发生了破坏传统不设缝的短肢剪力墙底部一层腹板纵筋不对称受拉侧翼缘发生破坏延性较小局部设缝的短肢剪力墙底部一层腹板纵筋配置对称发生大偏心破坏延性较大翼缘发生受拉屈服然后在此基础上继续受力变形直到第楼层发生与传统不设缝试件底部类似的破坏这表明翼缘设缝后墙体底部塑性铰区域范围扩大其极限变形局部设缝破坏形式图 ( 传统不设缝破坏形式层结构的破坏形式

4 广西科技大学学报第卷能力增强这对提高结构的延性与耗能非常有利在单调递增的水平荷载作用下第层连梁首先出现塑性铰然后逐渐至第到第层连梁仍至其他楼层在水平荷载作用下局部设缝和传统不设缝短肢墙底部剪力与顶部水平位移曲线如图所示可见随着水平荷载的增加水平位移也增大当荷载加至一定程度时梁先屈服出现塑性铰结构整体位移增加明显曲线图形向外凸结构屈服后位移增长很快外力不再增大位移一直在增大由图所示墙体局部设缝后底部剪力和位移均大于传统不设缝结构这是因为传局部设缝破坏形式传统不设缝破坏形式图层结构的破坏形式统不设缝的墙体由于腹板两端纵筋不对称延性较小而墙体底部设缝后墙体底部腹板配筋基本对称发生了大偏心受压破坏延性较强底部设缝墙体翼缘屈服在此基础上然后底部第层发生与不设缝墙体底层类似的破坏因此设缝墙体承担的水平力稍有增加且其极限侧移增大由此可见短肢剪力墙在底部设缝后结构的延性和抗震性能均有所提高曲线中结构的最大位移和最大底部剪力表所示层短肢剪力墙结构相对不设缝墙体局部设缝后位移增大基底剪力增大层短肢剪力墙结构相对不设缝墙体局部设缝后位移增大基底剪力增大基底剪力设缝短肢墙不设缝短肢墙位移层短肢墙结构的曲线图基底剪力局部设缝和不设缝短肢墙的曲线设缝短肢墙不设缝短肢墙位移层短肢墙结构的曲线表作用下结构的性能指标层短肢剪力墙结构层短肢剪力墙结构局部设缝局部不设缝增幅局部设缝局部不设缝增幅最大位移最大剪力!

5 第期廖桂红等局部设缝短肢剪力墙静力弹塑性分析的静力弹塑性分析模块分析可得需求谱曲线能力曲线以及其横坐标为周期纵坐标分别对于地震影响系数和层间位移角需求谱曲线与能力谱曲线交点所对应的层间位移角就为需求层间位移角地震影响系数结构最大层间位移角地震影响系数结构最大层间位移角加速度需求谱曲线位移需求谱曲线周期加速度曲线能力曲线局部设缝的抗倾覆性能曲线加速度需求谱曲线位移需求谱曲线图局部设缝的抗倾覆性能曲线图层短肢墙结构的抗倾覆性能曲线周期加速度曲线能力曲线层短肢墙结构的抗倾覆性能曲线传统不设缝的抗倾覆性能曲线传统不设缝的抗倾覆性能曲线由图和图可见在抗震烈度为度类场地地震作用的抗震性能曲线可知层墙体局部设缝的性能点为墙体传统不设缝的性能点为层墙体局部设缝的性能点为墙体传统不设缝的性能点为底部局部设缝墙体更早的穿过需求谱曲线说明局部设缝的结构抵抗地震的能力更强些抗震性能更好地震影响系数结构最大层间位移角地震影响系数结构最大层间位移角加速度需求谱曲线位移需求谱曲线周期加速度曲线能力曲线加速度需求谱曲线位移需求谱曲线周期加速度曲线能力曲线局部设缝后开设的缝高在剪力墙所产生的塑性铰范围内对结构周期影响不大短肢剪力墙的刚度降低很小几乎可以忽略局部设缝与传统不设缝结构在水平地震作用下变形能力增强延性提高局部设缝与传统不设缝的曲线表明局部设缝墙体最大位移比传统不设缝墙体增大承当的剪力也有所提高说明局部设缝短肢剪力墙作为结构的第道防线抗震性能增大由抗倒塌曲线图表明在抗震烈度为度对应的大地震作用下结构的层间位移角均满足要求底部局部设缝墙体更早的穿过需求谱曲线说明局部设缝的结构抵抗地震的能力更强些抗震性能更好以上两个算例可以很好的验证局部设缝后短肢剪力墙结构在水平地震作用下的抗震性能比传统

6 广西科技大学学报第卷不设缝结构更佳参考文献建设部高层建筑混凝土结构技术规程北京中国建筑工业出版社黄东升程文瀼彭飞等短肢剪力墙的弹塑性性能研究东南大学学报! " #$%& ' #"!& %!!&() *% % + %,)!,)- %))* %! +.)&)-/!,0!1% /-)%% )-!, *,!& (!)* 汪大绥贺军利张凤新等静力弹塑性分析 % "!&() 的基本原理和计算实例世界地震工程学报刘昭钢筋混凝土剪力墙结构的静力弹塑性分析山西建筑 2 北京金土木软件技术有限公司 % 分析在建筑工程抗震设计中的应用 3 北京中国建筑工业出版社 2 李青宁李晓蕾闫艳伟等钢筋混凝土短肢剪力墙抗震性能试验研究建筑结构学报张敏建筑结构抗震分析与减震控制 3 成都西南交通大学出版社 2 陆新征叶列平谬志伟等建筑抗震弹塑性分析 3 北京中国建筑工业出版社 2 班超塑性铰区设缝的短肢剪力墙刚度和侧移分析广西工学院学报! " " # 45"6 $)7-89":$ 3) &&%-% + ))&! " *),%*,!& /-)%% )- $!-;) )% ),( + *)%*%! %*&-( 4) )! $ 5,)!%.!%,%, %!!&& ), &),!,,%.,,!,!),)!& ), &), %!!&() +,%, *, %!.%% **,% % %&,,!,!+,%,%.,, &!,)* )-%! %! +,% %!!&& %,,% %,)*!& &),,% +!)& % +! %+!,) *!!*),( +,%, *, %!(.% *!-%,% &!,)* )-% %-)! )* %!% +,% %!!&& ), &),! *,)&),( +, *, %! ) % %)%,% *!!*),( + %),!*% ),!& &!!.%% &)-,&(, %-,%% % %+ % %))* % +!*%!(.%.%,,% $,7&%- %!!&& %!!&() &!,)* )-% 责任编辑廖萍李彦青

个开阔大气的大堂, 在地面二层北侧和东侧形成楼板大开洞, 开洞面积约占该楼层面积的 38%( 楼板局部不连续 ); 此开洞造成地面 2 层高度范围内 (12 米 ) 部分框架柱没有与梁板连接, 形成了 12 米高穿层柱表 1 结构超限类型和程度高度超限是否复杂高层平面凹凸不规则平面扭转不规则

个开阔大气的大堂, 在地面二层北侧和东侧形成楼板大开洞, 开洞面积约占该楼层面积的 38%( 楼板局部不连续 ); 此开洞造成地面 2 层高度范围内 (12 米 ) 部分框架柱没有与梁板连接, 形成了 12 米高穿层柱表 1 结构超限类型和程度高度超限是否复杂高层平面凹凸不规则平面扭转不规则 Civil Engineering and Technology March 2015, Volume 4, Issue 1, PP.15-21 Seismic Analysis of a High-rise Overrun Frame Core-tube Structure Kewei Ding 1, Changyu Zhao 1, Ping Sun 2 1 School of Civil Engineering,