連梁配筋率對聯肢剪力墻抗震性能影響研究

【摘要】針對聯肢剪力墻結構的抗震性能在實際工程中的重要作用，本文利用MIDAS GEN8.0為工具，建立了一種簡明有效的有限元分析模型，并通過靜力彈塑性分析，研究了連梁縱向配筋率對聯肢剪力墻結構抗震性能的影響，探討了在連梁縱向配筋率變化過程中結構承載力和破壞位移的變化規律。此研究對現實結構設計有著重要的實際指導意義。

【關鍵詞】聯肢剪力墻；連梁剛度；縱向鋼筋配筋率；MIDAS；靜力彈塑性分析

0 引言

剪力墻是多層以及高層建筑結構體系中其抗側力體系的重要組成部分，為滿足建筑結構的使用功能，需在剪力墻上開設門、窗以等結構洞，于是就形成了聯肢剪力墻結構。各墻肢間由連梁相連，連梁的剛度、強度、及變形性能對聯肢剪力墻結構的抗震性能有很大的影響。為此，前人在連梁對聯肢剪力墻抗震性能的影響方面也做了很多研究，如常為華、張相勇等采用近似理論揭示了連梁剛度與墻肢剛度在結構內力分布中起到的作用及相互之間的關系和影響。本文應用MIDAS PUSHOVER在聯肢剪力墻結構模型的基礎上分析研究連梁縱向鋼筋配筋率對聯肢剪力墻抗震性能的影響。

1 建立有限元分析模型

1.1 模型參數

本文建立了一個6層剪力墻結構的分析模型，總高度21.6m，每層層高均為3600mm。兩個方向的剪力墻墻厚均為200mm，混凝土強度為C30，LL1、LL2的截面寬度均為200mm，LL1的截面高度為500mm，為使LL2的線剛度變化故截面高度為200～1400mm之間。模型假定樓板在平面內剛度無限大，平面外剛度為0，抗震設防烈度為7度，場地類別為Ⅱ類，地震分組為第一組，結構抗震等級為二級。本文中剪力墻肢翼緣長取為1000mm，墻肢高取2000mm，連梁箍筋為 A8@100，墻肢水平分布鋼筋為B10@200，豎向分布鋼筋為B12@200，墻肢端部鋼筋為4 B16@100。

1.2 荷載加載

Midas/Gen提供了模態、靜力荷載工況、加速度常量三類側向荷載加載模式。本文研究結構Y向抗震性能，故荷載類型為模態第二震型、Y向加速度常量。控制最大位移可取彈塑性位移限值180mm，為了達到結構破壞本文取220mm，推覆加載共分為25步。限于篇幅，本文僅討論荷載形式為加速度常量下的結構抗震性能。

2 結構分析

2.1連梁縱向配筋率對結構抗震的影響

在結構體系變化中，墻的截面保持不變，而連梁（LL1）的截面在變化，連梁不同截面下與墻的線剛度比見表1。

表 1不同截面的梁與剪力墻線剛度比

2.2.1連梁縱向配筋率的變化對結構承載力的影響

由（a）圖可知，剛度比為0.009時，配筋率由0.2%變化到1.2%時承載力幾乎沒有發生變化。圖（b）中剛度比為0.251時，配筋率增大明顯引起結構承載力增大。（c） 圖剛度比為1.151時，在配筋率為0.2%時結構就已經具有很大的承載力，在配筋率為0.8%時達到最大，在配筋率大于0.8%時基底剪力有下降的趨勢。由此可知：當連梁剛度較低時，連梁配筋率越大聯肢剪力墻的承載力越大。連梁剛度超過一定值時，隨著配筋率的增大結構的破壞荷載增大，而配筋率大于一定值時增大配筋率反而會引起破壞荷載的減小。

2.2.2連梁縱向配筋率變化對結構性能點的影響

表 2 不同配筋率下結構的性能點參數

表2是截面為200×600時不同配筋率下結構的性能點參數。由表可知，連梁配筋率增大，結構的性能點位移降低，性能點處的基底剪力增大。說明連梁配筋率增大時梁的抗彎剛度增大，結構的整體剛度也隨之變大，而結構達到性能點的位移就越小。

3 結論

本文中考慮了模型的連梁剛度及配筋率變化對聯肢剪力墻整體抗震性能的影響，基于上文多個模型的比較分析，得出以下結論：

（1）連梁與墻肢的剛度比較低時，連梁配筋率越大聯肢剪力墻整體的承載力也越大而結構的破壞位移就越小。

（2）連梁與墻肢的剛度比超過一定值時，連配筋率的在一定范圍內增大，結構的破壞荷載增大、破壞位移減小；配筋率大于一定值時增大配筋率反而會引起破壞荷載的減小、破壞位移的增大。

（3）連梁配筋率在較小的范圍內增大時，剛度較大的連梁與剛度較小的連梁相比，結構的承載力增大和破壞位移減小的幅度均大。

（4）連梁與墻肢的剛度比在較小的范圍內增大時，高配筋率的連梁與低配筋率的連梁相比，結構的承載力增大和破壞位移減小幅度均大。

參考文獻：

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