型钢混凝土剪力墙抗震性能研究

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1、第39卷第6期四川建筑科学研究2013年12月SiehuanBuildingScience161型钢混凝土剪力墙抗震性能研究白晓红，楚留声(1．河南科技大学规划与建筑工程学院，河南洛阳471003；2．郑州大学土木工程学院，河南郑州450002)摘要：型钢混凝土剪力墙是一种广泛应用于高层混合结构中的剪力墙形式。本文采用通用有限元程序ADINA，以边缘构件含钢率为主要参数，对不同剪跨比的几组剪力墙承载力和变形能力进行了分析，并与考虑了剪力墙混凝土等级、轴压比、配筋率和边缘约束指标等参数影响的剪力墙性能进行了比较研究。对混合结构中剪力墙抗震性能的主要影响参数提

2、出了设计建议。关键词：混合结构；抗震性能；型钢混凝土剪力墙中图分类号：TU398文献标志码：B文章编号：1008—1933(2013)06—161—04轴向压力以均布面压力的方式一次性施加于剪力墙0引言顶面。在混合结构中，钢筋昆凝土核心筒墙体的刚度由于计算能否收敛以及收敛精度对加载步长的比外框架抗侧移刚度大得多，其刚度大小对小震作大小比较敏感，经大量调试，对每片墙仍采用三种位用下弹性阶段设计的结构侧移起控制作用，而在中移步长进行计算，取收敛较好的曲线或平均值作为震和大震的作用下，因墙体刚度退化较快，其变形能最终计算结果。同位移加载方式相对应，选用位移力和破

3、坏状态对整个结构的内力重分布和破坏模式收敛准则，求解误差极限设为0．01。更是起着决定性的作用。目前，型钢混凝土框架一钢对文献[5]试验中边缘约束构件为矩形的5片筋混凝土筒体混合结构已在我国的高烈度区应用，剪力墙进行了模拟分析。限于篇幅，图1仅给出了但结构的抗震性能研究不充分，设计依据不充足，实一个构件的荷载一位移曲线引。此构件极限承载力践中可操作性不强¨4。。为了提高剪力墙的抗震性的试验值和计算值分别为221kN和224kN，相对误能，高层混合结构中常采用型钢混凝土剪力墙形式。差1．35，且图中显示模拟效果较好，表明采用本文本文采用有限元程序ADINA对

4、不同剪跨比的参数进行分析的适用性。型钢混凝土剪力墙抗震性能进行了分析，并与考虑250了混凝土等级、轴压比、配筋率和边缘约束指标等不200蚤同影响因素的剪力墙抗震性能进行了对比研究。≥0世1001模型参数设置醐500ADINA使用分离式钢筋模型，采用一种改进的TRUSS单元模拟。在ADINA生成求解文件时，钢筋的TRUSS单元可由程序自动生成。因此，划分模型图1算例荷载一位移曲线单元时，仅需对混凝土划分单元即可。钢筋的应力一应变关系曲线选取理想弹塑性本构模型。混凝土峰2型钢混凝土剪力墙分析值应变取0．002，极限压应变取0．04。计算采用剪力墙截面尺寸见文献

5、[6]。边缘约束构件的FullNewton方法，使用LineSearches方法辅助收敛。长度按文献[7]取为450mm。模型分析时按剪跨比A=1、2、3分为三组。收稿日期：2011—10-14以剪力墙边缘构件含钢率来反映其对剪力墙承作者简介：白晓红(1976一)，女，河南洛阳人，副教授，博士，主要从事抗震加固及地基基础研究。载力和变形能力的影响。一般来讲，含钢率太小时，基金项目：国家自然科学基金项目(50578129)；河南科技大学博士没有必要采用型钢混凝土构件，同时，根据目前我国基金项目(09001352)E—marl：bxh99@163．CO／／]钢

6、结构发展水平及型钢混凝土构件浇筑的可能性来162四川建筑科学研究第39卷看，型钢混凝土构件的总含钢率不应大于8％，而较之间的连接面滑移问题不是本文考虑的主要因素，常用的含钢率为4％左右。剪力墙中约束构件尺寸本文在对型钢混凝土剪力墙的分析中，将边缘构件相对于一般柱截面要小，因此本文只研究了边缘约中的型钢离散为钢筋进行处理，模型轴压比为0．3，束构件的含钢率在常用含钢率附近变化时(3％～混凝土为C40，纵向、水平向分布筋配筋率分别为6％)对剪力墙的影响状况。0．3％和0．25％。图2为边缘构件含钢率的变化对鉴于型钢混凝土剪力墙结构中，型钢与混凝土荷载一位移曲线

7、影响情况。25002000Z500禄性lOO0醐500005l01520010203O4050顶点位移／mm顶点位移／mm(b)2=2(c)=3图2边缘构件含钢率对剪力墙荷载一位移曲线的影响从图2可以看出，由于型钢混凝土剪力墙边缘构件的含钢率比采用构造配筋边缘构件时的配筋率大得多，三组剪力墙的承载力均有大幅度的提高，且随着含钢率的逐渐增大稳步增长。在以“弯曲型”破坏模式为主的高层混合结构的剪力墙中，采用型钢混凝土边缘构件(或增加边缘构件纵向配筋率)对于提高其承载力是非常有利的。并且，随着含钢率的增加，图2中各曲线呈现更加“丰满”的趋势，每组剪力墙的变形能力

8、也相应的增强，极限位移角随含钢率的增加都有不同程度的提高]。由文献