框支網格式輕質墻板損傷性能分析

賈穗子+曹萬林+袁泉+梁麗麗

摘 要：基于不同構造形式框支網格式輕質墻板低周反復荷載試驗，通過不同損傷性能評估模型的比較，提出適合該類結構的損傷模型.采用OpenSees準確模擬結構的力學性能，得出相應力學參數，驗證損傷模型的合理性.給出與框支網格式輕質墻板結構各累積損傷階段對應的損傷指數取值范圍.基于試驗，分階段對結構累積損傷性能進行描述，并采用ANSYS模擬累積損傷發展階段，提出框支網格式輕質墻板結構后期修復建議.

關鍵詞：損傷模型；框支結構；網格式輕質墻板；低周反復加載試驗；累積損傷

中圖分類號：TU352.1 文獻標識碼：A

文章編號：1674-2974（2016）05-0022-08

Abstract：This study focused on the behaviour of the frame-supported grid light-weight slabs （FSGL slab） with different forms under low-cycle reversed loadings. Compared with the existing evaluation models showing different damage performances， a damage model was proposed for the FSGL slab system. The mechanical properties of the FSGL slab system were investigated by OpenSees simulation， and the corresponding mechanical parameters were obtained to verify the proposed damage model. Meanwhile， the range of damage index value corresponding to the cumulative damage stage was provided. Furthermore， on the basis of test results， the cumulative damage of FSGL slab system at each stage was described by ANSYS software. Finally， the post-repair recommendations for FSGL slab system were given.

Key words：damage model； frame-supported structure； grid light-weight slab； low-reversed cyclic loading test； cumulative damage

大量試驗和歷次震害表明，框支砌體結構進入屈服階段，因關鍵部位受力不合理、剛度分布不靈活，易在上下轉換層之間形成薄弱層，且承重墻體在已有大開間住宅中受力不充分，同時，結構采用的是大量的粘土磚砌體，毀壞農田，增加資源消耗和環境成本[[1-3[].框支剪力墻結構的設置沿豎向上剛下柔，底部易在地震作用下產生變形集中和能量聚集，此外，在中小城鎮以及經濟不發達地區，其高昂的建造成本限制了它的推廣[[4-6].綜上所述，對帶轉換層結構地震損傷性能清晰、準確、量化的把握是保證該類結構抗震可靠性的關鍵[[7-8].

本文將網格式輕質墻板引入底部大空間結構中，形成新型結構體系——框支網格式輕質墻板結構.目前，課題組對網格式輕質墻板單元損傷性能提出了一些研究，將基于性能的設計思想引入到網格式輕質墻板單元中，提出單元結構損傷性能指標的量化參數，給出單元結構地震損傷可靠度近似分析方法[[9-10].分析了網格式輕質墻板分災元件的損傷過程和耗能分擔率，為研究其對結構整體抗倒塌能力的影響提供參考[[11[].前期研究已對墻板單元及主要構件損傷狀態做了分析，但框支網格式輕質墻板結構的研究仍處于空白，本文將該結構在低周反復加載過程中累積損傷過程進行分析，確定適用于該類結構的損傷模型，得出損傷評價規律，為框支網格式輕質墻板結構抗震設計和評估提供參考.

1 框支網格式輕質墻板結構

1.1 網格式輕質墻板

網格式輕質墻板結構采用層層嵌套的構造形式，由預制網格式輕質墻板、現澆外框和樓板組合而成[12-13].網格式輕質墻板是由密布的鋼筋混凝土肋梁、肋柱形成隱形密框，內嵌輕質填充砌塊預制而成的一種全新網格式復合墻板.混凝土邊框柱、連接柱及暗梁組成的外框架連接、約束網格式輕質墻板，形成結構的主要承力構件——網格式輕質墻體（圖1）.

目前，網格式輕質墻板結構逐步被應用于社會生產實踐中，在河北、陜西、河南等省建成近百萬平米的住宅示范點（見圖2）， 取得了良好的經濟和社會效益[14-15].

1.2 框支網格式輕質墻板結構

本文將網格式輕質墻板結構與底部大空間結構結合，形成框支網格式輕質墻板結構，基于1/2比例結構（圖3和表1）低周反復加載試驗結果[16-18]，建立損傷性能評估模型，并采用非線性有限元程序OpenSees，模擬不同參數結構模型的受力過程，求出各特征點值，驗證損傷模型的合理性.

2 框支網格式輕質墻板結構損傷性能評估模型

本文采用修正的Park-Ang雙參數損傷模型，對框支網格式輕質墻體在耗能減震過程中的損傷性能進行分析和評估.Park-Ang雙參數損傷模型修正過程如下：

1）在維持Park-Ang模型的基本形式最大變形與累積滯回耗能線性疊加的前提下[[18]，對其能量項進行改進，將分母中的屈服強度和極限位移的乘積改為單調荷載作用下的塑性耗能能力[[19]，見式（1）：