砼短肢剪力墻內置型鋼受力模擬分析

袁芙蓉

（楊凌職業技術學院，陜西 咸陽 712100）

1 試驗模型

短肢剪力墻結構是由剪力墻和框架柱衍生出的一種新的結構類型體系[1]，從形狀上來辨析，h/b 在5～8 之間時稱為短肢剪力墻（h、b 分別為肢截面高度和寬度）。

本文以一個實際的12 層剪力墻結構為依托，設計了一T 形短肢剪力墻，運用ABAQUS 模擬分析軟件，將“T”形的短肢剪力墻結構內置型鋼后，建立結構模型，模擬抗震，研究短肢剪力墻抗震性能受型鋼的影響程度。構件的抗震性能的評價指標通常有構件的承載力指標、延性性能指標以及構件變形能力等。

內置型鋼T 形的短肢剪力墻尺寸、配筋，如圖1 所示，內置型鋼尺寸如圖2 所示。

圖1 內置型鋼的T 形短肢剪力墻尺寸

圖2 T 形短肢剪力墻內置型鋼尺寸

2 抗震模擬

內置型鋼鋼筋混凝土短肢剪力墻采用ABAQUS 有限元抗震模擬方法如下：

2.1 創建部件

由于混凝土、鋼筋、型鋼、鋼墊塊各性能有所不同，每個部件需單獨創建，又由于鋼筋中的箍筋，加強部位縱筋及其他縱筋級別，直徑不同，也須分別單獨創建，故需創建墻，鋼墊塊，型鋼，箍筋，rebar12 和rebar8[2]。

2.2 賦予部件屬性

分別創建各部件所需材料屬性，主要定義混凝土，型鋼，鋼筋的屬性，包括質量密度，彈性，塑性，混凝土的損傷塑性[3]。

2.3 部件裝配

按照以上設計尺寸建好模型，賦予各材料屬性。然后將各部件進行裝配。先將箍筋，rebar12 和rebar8 進行裝配成為鋼筋骨架，設置鋼筋骨架的內置區域，再將骨架嵌入墻內，最后將鋼墊塊與墻體上下端部綁定（如圖3）。

圖3 內置型鋼的T 型短肢剪力墻

3 試驗結果分析

3.1 T 形短肢剪力墻承載力對比

通過試驗，T 形短肢剪力墻側移、側向位移角和基底剪力如表1 所示。

表1 T 形短肢剪力墻側移與基底剪力表

3.2 各部件的應力云變化對比

模擬試驗分別調取了混凝土、鋼筋框架以及“T”形型鋼在水平靜荷載作用下的應力云圖[4]。

圖4,圖5 和圖6 分別呈現了混凝土、鋼筋框架以及“T”形型鋼在水平位移為1.875mm、3.125mm、5mm 以及12.5mm時的應力云圖。

圖4 短肢剪力墻內置“T”形型鋼時砼的應力云圖

圖5 短肢剪力墻內置“T”形型鋼時鋼筋框架的應力云圖

圖6 短肢剪力墻內置“T”形型鋼時型鋼的應力云圖

如圖4，在水平位移達到1.875mm 時，砼墻體腹板對角受壓，中部區域應力稍小。當水平位移達3.125mm 時，對角區域砼開始逐漸達到其強度值，并向中間區域延伸，應力比前一階段有所增加。當水平位移達到5mm 時，加載端應力向翼緣厚度方向發展。固定端右側出現較大的變形[5]。當側移達到12.5mm 時，翼緣出現明顯的向右側移，固定端處混凝土網格出現較大的剪切變形。

如圖5，在水平位移達到1.875mm 時，僅在上部鋼梁與腹板固定端右側出現鋼筋屈服，其余鋼筋均處于彈性狀態。在水平位移達到為3.125mm 時，鋼筋對角區域開始逐漸屈服，并向中間區域延伸。在水平位移達到5mm 時，受壓區兩端鋼筋應力屈服區域增大，中部區域應力增加[6]。當側移達到12.5mm 時，上部加載部位鋼筋出現大部分屈服，下部固定端處鋼筋幾乎全部屈服，整體出現向右的側向變形，底部區域有明顯的剪切變形。

如圖6，當該短肢剪力墻水平位移達到1.875mm 時，“T”形型鋼翼緣的上部位置開始出現屈服，腹板形成對角受壓區，其邊緣位置的應力較大，中部應力偏小。當水平位移達到3.125mm 時，翼緣屈服區域較上一階段向下部發展，腹板受壓區寬度擴展。在水平位移達到5mm 時，型鋼對角受壓區域明顯，中部應力得到迅速增長[7]。當剪力墻水平位移達到12.5mm 時，型鋼出現較大的側向變形，腹板80%區域處于高應力狀態。

4 結論

本文首先對短肢剪力墻的特點以及評價短肢剪力墻抗震的指標作了闡述，接著建立模型并模擬分析了內置型鋼的T 形短肢剪力墻的砼、鋼筋框架以及T 形型鋼的應力云圖，最后得出內置型鋼后，短肢剪力墻的應力分布比較均勻，而且延性較好，承載力較高。