軸壓比對裝配式雙面疊合雙肢剪力墻抗震性能的影響研究

高彬森 李滿 王穎

摘要：雙面疊合剪力墻是由兩個外部預制墻體層和一個夾心內部現(xiàn)澆混凝土層疊合而成的新型裝配式構件。本文將重點研究開設洞口后所形成的雙面疊合雙肢剪力墻，在不同軸壓比作用下，連梁對墻板在地震荷載作用下的破壞形態(tài)和抗震性能的影響。通過ABAQUS有限元軟件按現(xiàn)行規(guī)范要求建立合理的受力模型，試驗分析表明：隨著軸壓比增大，裝配式雙面疊合剪力墻承載力和屈服強度都得到提高，但當軸壓比超過0.5時開始出現(xiàn)下降趨勢，抗震性能良好，適合用于具有抗震設防地區(qū)。

Abstract： The double faced superposed shear wall is a new type of fabricated component that is composed of two external prefabricated wall layers and a sandwich internal cast-in-place concrete. In this paper， we will focus on the effect of the double faced superposed double-limb shear wall formed by the opening of the hole on the failure mode and seismic performance of the beam to the wall under the action of different axial compression ratios. Through the ABAQUS finite element software， a reasonable force model is established according to the current specifications. The experimental analysis shows that as the axial load ratio increases， the bearing capacity and yield strength of the assembled double faced superposed shear wall are improved， but when the axial load ratio exceeds 0.5， the downward trend begins， and the seismic performance is good. It is suitable for use in areas with seismic fortification.

關鍵詞：雙面疊合剪力墻;抗震性能;破壞形態(tài);軸壓比

Key words： double faced superposed shear wall;seismic behavior;failure mode;axial load ratios

中圖分類號：TU352.1+1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）36-0138-02

0? 引言

我國正處于建筑產業(yè)化迅速發(fā)展時期，裝配式建筑預制率和相關企業(yè)數(shù)量也在不斷攀升。裝配式建筑以其環(huán)保、節(jié)能、節(jié)省用工等優(yōu)點正不斷成為當前研究的熱點。裝配式雙面疊合剪力墻結構是一種新型裝配式結構體系，其構造特殊，兩側的預制部分通過格構鋼筋相連接，中間部分于施工現(xiàn)場澆筑同周圍構件形成整體。目前在建筑結構設計中對預制率要求不斷提高，雙面疊合剪力墻結構以其優(yōu)于傳統(tǒng)裝配式建筑的整體性也將進一步被推廣使用。對于整體現(xiàn)澆的剪力墻板，軸壓比對墻板延性、承載力有一定影響，我國抗震設計規(guī)范也對剪力墻豎向軸壓比做了相應的限值規(guī)定。由于建筑設計的需要，在雙面疊合剪力墻上開設一定大小的門洞后形成雙肢形式，這種新型的裝配式結構體系在不同軸壓比作用下的破壞形式和抗震性能同樣需要進行研究。

1? 試驗設計

1.1 雙面疊合雙肢剪力墻模型

試驗模型為單片裝配式雙面疊合雙肢剪力墻，墻板模型設計標準參照現(xiàn)行裝配式設計規(guī)范[1]，按照《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》JGJ3-2010和《混凝土結構設計規(guī)范》GB 50010-2010的設計要求，墻板兩端及洞口兩側均設置暗柱。剪力墻試件所用混凝土強度等級為C30，剪力墻內受力鋼筋為HRB500級。配筋圖如圖1所示。

1.2 有限元模型的建立

運用ABAQUS有限元軟件建立墻板模型，雙面疊合雙肢剪力墻混凝土部分采用混凝土損傷塑性模型，由于此模型考慮了混凝土的損傷效應，對于模擬地震荷載作用下混凝土結構部分的力學性能更為適用。鋼筋的應力-應變關系采用《混凝土結構設計規(guī)范》中給出的兩折線本構。由于混凝土澆筑時間的不同，對于雙面疊合雙肢剪力墻預制層部分和后澆夾心部分之間的接觸面考慮摩擦因素的影響，采用庫倫摩擦模型，摩擦系數(shù)μ=0.6?？紤]不同軸壓比對墻板模型的影響，對SW-1-2、SW-1-3、SW-1-4、SW-1-5四塊墻板施加軸壓比分別為0.2、0.3、0.4、0.5。水平加載采用往復加載。

2 試驗結果

2.1 受力過程與破壞形態(tài)? 對比圖2中各墻板模型在不同軸壓比下的受壓損傷應力云圖，可以看出軸壓比為0.2、0.3、0.4的三塊模型當達到極限荷載時墻板受壓損傷基本相同，連梁兩端均出現(xiàn)豎向裂縫，當軸壓比增大到0.5時，連梁處的損傷較小，在墻肢的處的斜向受壓損傷較大。

2.2 骨架曲線? 對比圖3中不同軸壓比作用下的雙面疊合雙肢剪力墻骨架曲線可以看出，隨著軸壓比的增大各剪力墻模型承載能力均提高，走勢基本一致。軸壓比為0.5的墻板，當墻板位移在10～20mm時，承載力降低迅速，對比分析主要此時墻板裂縫開展不夠充分，主要為壓彎破化，導致承載力迅速降低。

2.3 剛度退化分析? 對比剛度退化曲線如圖4所示，不同軸壓比下的雙面疊合雙肢剪力墻剛度退化趨勢相似，隨著軸壓比增大，相同位移下的剛度系數(shù)均不斷增大。當軸壓比達到0.5時，后期墻板剛度降低迅速。分析主要由于豎向荷載較大，墻體疊合面間受損嚴重導致剛度下降劇烈。

3? 結論

本文通過對雙面疊合雙肢剪力墻試件在低周往復荷載下的有限元試驗分析，對這種新型裝配式構件在不同軸壓比作用下的破壞形態(tài)、受力過程、滯回特性等進行了研究和探討，得出以下結論：①不同軸壓比對裝配式雙面疊合剪力墻抗震性能影響顯著，隨著軸壓比增大出現(xiàn)先增大后降低的趨勢，軸壓比達到0.5時為峰值點。②同現(xiàn)澆墻板變化規(guī)律相同，在雙面疊合雙肢剪力墻結構中施加一定的軸壓比有助于承載力的提高。

參考文獻：

[1]DB34/T810-2008，疊合板式混凝土剪力墻結構技術規(guī)程[S].2008.

[2]張勁，王慶揚，胡守營，王傳甲.ABAQUS混凝土損傷塑性模型參數(shù)驗證[J].建筑結構，2008，08：127-130.

[3]林高峰.考慮疊合面摩擦滑移的裝配式混凝土結構性能與分析方法[D].浙江大學，2015.