论翼缘对短肢剪力墙延性性能的影响.pdf

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1、·48·2014年第1期2014年2月SichuanBuildingMaterials第40卷总第177期DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2014.01.025论翼缘对短肢剪力墙延性性能的影响刘玲华,高乐(西安工业大学北方信息工程学院建工系,陕西西安710032)摘要:基于有限元原理分析了翼缘宽度对短肢剪力Yzx墙构件延性性能的影响。结果表明:翼缘可以大大改善短1200肢剪力墙的延性性能,增加短肢剪力墙在地震作用下的耗能能力,故在设计和墙体的侧移计算中应考虑翼缘的参与yxz作用,增强结构的

2、抗震能力。000006关键词:短肢剪力墙;翼缘;延性性能3+中图分类号:TU398．2文献标志码:B文章编号:1672-4011(2014)01-0048-022000前言(b)L型短肢剪力墙短肢剪力墙是介于异型柱和一般剪力墙之间的结构构yzx件,常指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙,由于其兼有框架与剪力墙的优点且建筑布置相对灵活,目前在小高层及高层住宅中得到了广泛应用,并取得了良好的经000y00x济效益和社会效益,然而其抗震性能的优劣仍然存在争议,32z故有关研究逐步增多。为了进一步深入了解短肢剪力墙的1200抗震性

3、能,本文从短肢墙延性性能入手,着重分析翼缘对短肢剪力墙构件抗震性能的影响。结构延性设计的目的在于保证结构在构件屈服之后仍(c)一字型短肢剪力墙具有充足的变形能力,依靠结构的弹塑性变形耗散地震能图1试验模型及尺寸/mm量,保证屈服部分发生延性破坏,避免结构脆性破坏的发生和整个结构的倒塌。试验是在混凝土强度等级、钢筋配筋率、轴压比不变的情况下,改变墙肢的翼缘宽度,观察其对短肢剪力墙试1仿真试验件变形能力的影响;考虑为避免混凝土在试验加载过程中由于应力集中而1．1试验设计发生压碎破坏,故在试件上方设置了与试件平面尺寸相同本文按照计算

4、机仿真原理的基本思路,根据有限元理的刚性梁(如图1所示),把荷载施加在刚性梁上,刚性梁论,采用成熟的大型有限元软件———ANSYS来实现具体仿再把力传给试件。并认为刚性梁和试件在x、y和z三个方真试验。向上位移协调,无相对滑移,即可视为一个物体,只是在1)结构体系设计。试验中的试件采用比例为1∶1的T物体的不同部分分别具有各自的材料特性。型、一字型和L型短肢剪力墙,具体尺寸如图1所示。2)试验假定。y(1)试验采用整体式钢筋混凝土模型,将钢筋弥散于zx混凝土中,并且认为这种材料是均匀、连续、各向同性的材料。0z(2)混凝土材料

5、采用W-W破坏准则,用于检查混凝0x003土开裂和压碎;采用VonMises屈服准则,用于判断混凝土003是否进入塑性;混凝土开裂模式采用分布式模型。(3)楼板平面内无限刚性,平面外不考虑其刚度。(4)为了使计算顺利收敛,在短肢剪力墙试件顶部加200800钢梁。3)模拟试验。试验采用ANSYS内部设定的8结点的(a)T型短肢剪力墙/mm空间六面体单元形式———Solid65,此空间六面体单元每个结点有3个自由度,分别为x,y,z的位置,这样,整个单作者简介:刘玲华(1984-),女,陕西延安人,主要研究方向:土木工元就共有24

6、个自由度的空间8结点块体单元,钢筋弥散于程。基金项目:西安工业大学北方信息工程学院院长科研基金项目(短肢混凝土中的整体式模型。考虑短肢剪力墙翼缘截面面积大剪力墙延性设计的仿真研究)(Y1331)于腹板截面面积,所以翼缘一侧比腹板一侧能承受更大的2014年第1期·49·第40卷总第177期SichuanBuildingMaterials2014年2月拉力,由此可知在x轴负方向上加载水平集中力是最不利与T型短肢墙不同的是L型短肢剪力墙在z方向产生位移。的加载方式。同时,由于实际结构所受轴向荷载对结构的试验结果数据图表如

7、下:力学性能有很大的影响,所以试验时,也需要加载轴向荷(1)翼缘宽度影响因素。载。在模拟试验时,首先在刚性梁上施加轴向荷载,该数值大小由试验设计的轴压比大小确定。在整个试验过程中,保持轴向荷载数值不变。随后再在试件上持续加载水平荷载,直到试件最终破坏。1．2试验结果分析为了研究翼缘对短肢墙延性性能的影响,分别对T型和L型短肢剪力墙进行了模拟试验,现将试验结果介绍如下。1)T型试件的试验数据。图5翼缘宽度-延性比曲线由翼缘宽度-延性比曲线显示,随着短肢剪力墙翼缘宽度的增加,试件在x方向与z方向的延性都有所增加,与T型短肢剪力墙类

8、似,也是刚开始位移延性增加明显,在翼缘高宽比大于6时趋于平缓,但仍有所增加。(2)一字型试件实验数据。图2短肢剪力墙试件的变形图当短肢剪力墙翼缘宽度为0,其最终变形形态如图6,墙肢发生弯曲变形,并且破坏时在z方向有较大的变形如T型短肢剪力墙的最终变形形态如图2所示,试件墙图6