带竖缝剪力墙的非线性有限元分析研究.pdf

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1、第39卷第12期建筑技术开发Vo1.39,No.122012年12月BuildingTechniqueDevelopmentDec.2012带竖缝剪力墙的非线性有限元分析研究易刚(中煤科工集团武汉设计研究院,武汉430064)[摘要]带竖缝剪力墙结构是一种新型的抗侧力体系,在弹性状态下有较大侧向刚度,而在弹塑性状态下又有较好的延性,是一种抗震性能较好的结构单元,利用大型通用有限元软件对带竖缝剪力墙进行了非线性分析并进行了较为系统的探讨,得到了影响竖缝剪力墙抗震性能的承载力和变形能力的因素,为工程实际提供了参考。【关键词]剪力墙;抗震;有限元[中图分类号]

2、TU352.11[文献标志码]A[文章编号]1001—523X(2012)12—0009—03在高层钢结构中,经常采用钢筋混凝土剪力墙性弯压破坏,在地震作用下,缝间墙产生大量的细微板等抗侧力构件来增加侧向刚度,减小结构侧向变斜裂缝,开裂后产生的混凝土体积膨胀使竖缝剪力形。普通钢筋混凝土剪力墙板由于侧向刚度大,墙产生压力,限制了裂缝宽度的发展,因此竖缝剪力在地震时,分担的地震作用大,将产生应力集中,强墙克服了整体现浇剪力墙在地震作用下裂缝开展集震时易发生脆性剪切破坏,剪力墙板破坏后钢框架中,裂缝宽度大,破坏部位集中,耗能能力差,延性差将承担全部水平力,对抗

3、震极为不利。因此需要设的缺点。计更为安全、可靠的新型墙体,考虑在反复荷载作用2本构关系下钢筋与混凝土材料本构模型的复杂性以及两者之钢筋通常被视为弹性强化材料,采用VonMises间存在的粘结一滑移关系,钢筋混凝土结构的非线屈服准则和随动强化模型,因为Von—Mises屈服准性分析,尤其是滞回性能,具有重要的工程指导则适合大多数金属材料,随动强化模型可以一定程价值。度上模拟钢筋的包辛格效应。在钢筋屈服之后,1竖缝剪力墙取钢筋弹性模量,钢筋超过屈服应力之后,需把超过针对普通钢筋混凝土剪力墙板的缺点,日本学屈服应力部分转换成等效结点力,并与下一级荷载者武藤清经

4、过大量研究研制出了具有较好延性的带迭加作用于整个构件上重新计算,转换成的等效结竖缝钢筋混凝土剪力墙板。钢框架带竖缝剪力点力。由于混凝土材料本身的复杂性和多样性,决定墙结构是在原来普通钢筋混凝土剪力墙基础上,按一定间距设置竖向缝(缝的宽度一般为10mm左了其本构关系也是非常复杂的。混凝土单轴受压后卸载会有残余变形,达到应力峰值后其应力应变曲右)并采用特殊配筋,在竖缝处放入两块重叠的石线会有一个下降即软化段,在单调荷载或往复循环棉纤维板作为隔板,这样就可以既不阻碍竖缝剪力荷载作用下,混凝土的多维应力~应变关系描述了墙的剪切变形,同时可以达到防火、隔音的效果。

5、混凝土材料的基本性质,不同的学者根据材料的性带竖缝钢筋混凝土剪力墙板在弹性状态下侧向质、受力、试验方法以及理论模型的不同综合考虑,刚度较高,而在弹塑性状态下刚度又能适当降低,反建立了多种混凝土的本构关系表达方式。目前所采复荷载作用时性能稳定,变形大而强度下降不多,表用的混凝土本构模型主要有:现出较强的耗能能力,因此其抗震性能比较优越。1)以弹性理论为基础的线弹性和非线性弹性在水平力作用下,普通钢筋混凝土剪力墙板的破坏的本构关系;表现为脆性剪切破坏,而设计合理的带竖缝钢筋混2)以经典塑性几理论为基础的理想弹塑性和凝土剪力墙板由于设置了竖缝,其破坏方式则为延

6、弹塑性硬化本构关系;收稿日期:2012—09—153)采用断裂理论和塑性理沦相结合的塑性断作者简介:易刚(1976.),男,湖北人,毕业于华中科技大学,本科学裂理论,并考虑用应变空间建立的本构模型;历,高级工程师,从事结构设计工作。4)粘性材料的本构关系发展起来的内时理论9第12期易刚:带竖缝剪力墙的非线性有限元分析研究第39卷描述的本构模型;缝宽度均为20mm,水平钢筋在竖缝处不断开,墙5)损伤理论和弹塑性损伤断裂理论混合建立板总宽L=1200miI1,总高H=800mm板厚t=的本构模型。120mm,单缝h=500mm。运用有限元分析软件反复荷载作用

7、下的混凝土的应力一应变关系包对带双竖缝剪力墙进行模拟。括骨架曲线、卸载及再加载曲线方程。骨架曲线可以按上面讲述的方法建立其关系式。卸载及再加载方程可分为直线和曲线两类。3多轴应力混凝土的强度和破坏准则各种材料在多轴应力作用下的强度和破坏是工程中一个重要问题,随着断裂力学和损伤理论取得重大进展,这些理论更得到加强。但是这些强度理论大多是针对某种特定材料,经过专门的试验研究图1竖缝钢筋混凝土剪力墙应力后建立的。现在,大部分研究人员为解决混凝士的多轴强度问题,采取了现实的试验方法,即通过大量先通过对有限元模型进行单调荷载作用下,开的混凝土二轴强度试验资料,并通

8、过对试验结果进裂后应力松弛模式、大变形开关的开闭、压碎开关的行回归分析,描述出主

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