加腋梁式轉換的框支短肢剪力墻結構抗震探究

徐路

（浙江西城工程設計有限公司　310014）

加腋梁式轉換的框支短肢剪力墻結構抗震探究

徐路

（浙江西城工程設計有限公司310014）

為滿足社會發展與人們生活多方面需求，建筑工程結構類型逐漸增多，并且在設計與施工上具有更大的難度，以及更為嚴格的要求。其中加腋梁式轉換框支短肢剪力墻結構在建筑工程中的應用，對提高建筑結構抗震性具有重要意義，但是在對其進行設計時，因為難度較大必須要從結構特點著手，對其抗震性能進行研究。本文就加腋梁式轉換框支短肢剪力墻結構抗震性能進行了簡要的研究。

加腋轉換梁；框支短肢剪力墻；抗震性能

現階段我國建筑工程結構逐漸向復雜化、多樣化以及功能化等角度發展，為提高結構建設的綜合性能，就需要針對其所具有的特點進行分析。其中加腋梁式轉換框支短肢剪力墻結構現在已經被廣泛的應用到建筑工程建設中，并具有較高的抗震性能，尤其是在高層建筑工程中的應用，通過合理的設計，對提高結構對豎向荷載、水平荷載等作用力的承載能力具有良好效果。為提高結構抗震效果，就需要對其進行多方面的綜合分析，確定各因素的影響規律。

1　框支短肢剪力墻結構特點分析

框支短肢剪力墻是一種比較新型的建筑結構，主要將短肢剪力墻結構與框支剪力墻結構進行結合，并與兩種結構相比，上部短肢墻布置設計靈活性更高，可以最大程度上滿足建筑平面設計需求，同時結構剛度不會過大對建筑造成影響，因此具有良好的應用前景。①其轉換結構以梁氏轉換為主，剪力墻支撐則為框支支撐，設計時因斷肢剪力墻墻肢具有長度短與數量多特點，一般會將其設置在轉換梁上，由轉換梁結構來達到剪力墻支撐作用，結構受力更為合理[1]。②對于框支短肢剪力墻結構來說，轉換層上下位置具有比較大的剛度，很容易出現薄弱層，為避免轉換層上下剛度突變問題，需要的對墻肢長度進行適當的調整，同時還可以減小地震作用產生的傾覆彎矩與剪力，提高結構的抗震性能。

2　框支短肢剪力墻豎向荷載抗震性能分析

2.1加腋角度

加腋角度不同對結構豎向荷載以及抗震性能產生的影響差異性比較大，在對此方面因素進行試驗研究時，分別確定轉換梁加腋高度為0mm、100mm、200mm以及300mm幾個等級，所對應的加腋角度分別為0°、11.3°、21.8°以及31.0°。其中，試驗中所用配筋與截面尺寸均符合建設要求，其中，轉換梁高度為350mm，加腋寬度為500mm，加腋高度與夾角均為0，轉換柱為400×400，而剪力墻規格則是100×1200[2]。通過對個受力構件承載力位移曲線進行分析得知，在加腋高度不斷增加的情況下，不會對結構承載力位移曲線造成影響，最大承載力一般會向右移動一定距離，并且子結構的承載能力也會不斷增大。而當加腋高度達到一定程度后，結構所能承受的承載力有限，不能僅利用增大加腋高度來提高結構承載力。

2.2轉換梁高度

對于不同高度的轉換梁來說，其對框支短肢剪力墻抗震性能影響不同，為提高結構建設抗震性能，需要選擇合適的結構荷載分析試驗。對試驗結果進行分析，可以確定隨著轉換梁高度的逐漸增加，對結構抗震性能影響不大，而隨著加腋轉換子結構轉換梁高度的增加，會對結構的極限承載影響比較大。如將轉換梁高度由200mm提升到450mm，構件所能承受的極限荷載將由1860kN提升到2155kN，對提高結構抗震性能效果并不明顯[3]。

3　框支短肢剪力墻水平荷載抗震性能影響因素分析

3.1肢厚比

分析試驗選擇4～8之間肢厚比，即5.0、6.0、7.0以及8.0四個試件，其余各項參數不變，只改變短肢剪力墻肢厚比。當肢厚比由5增大到8時，即肢厚比不斷增大時，子結構能耗能力在不斷增強，并且構件正反向峰值承載力也在不斷增大。同時，隨著肢厚比的不斷增大，子結構初始剛度也在不斷增大，達到一定限值后，會加速構件的破壞。

3.2跨高比

分析試件取值4～9轉換梁跨高比，即4.5、5.3、5.9、6.4、7.2以及8.6六個試件，其他參數不做改變。經過試驗分析，蘇子和轉換梁跨高比的不斷增大，構件正反向峰值荷載將會不斷減小，增加了構件抗側剛度，但是會加速構件退化的速度，造成結構破壞速度加快，對建筑結構抗震性能影響比較大。另外，轉換梁跨高比的增大，也會加大等效屈服位移與破壞位移的變化趨勢，構件位移延性系數在緩慢增大[4]。但是當達到一定數值后，位移延性系數就會有小幅度的減小。在對框支短肢剪力墻結構進行設計時，可以通過適當的增大轉換梁跨高比來改變結構峰值承載力與屈服后塑性變形能力。

4　加腋轉換式框支短肢剪力墻結構分析

針對結構受力荷載試驗分析，在對建筑加腋轉換式框支短肢剪力墻結構進行設計時，就需要綜合各項影響因素來制定模型，并對桁架結構進行內力分析，來確定各節點受力情況。構件最終破壞形態均為加腋轉換梁變形過大或者框支柱上方短肢剪力墻局部壓破壞，當框支柱上方剪力墻內混凝土達到極限壓應變、鋼筋受壓屈服時，可以確定構件達到承載力極限。因此，如果構件達到極限承載力時，框支柱上方豎向合力確定為F1，構件總豎向承載力為F，可以引入應力不均勻系數來表現短肢剪力墻豎向應力不均勻性，即β=F1/F。假設短肢剪力墻截面寬度為bq，截面高度為hq，則轉換梁截面寬度應為bl=2bq，轉換梁截面高度為hl，凈跨為l。同時假設加腋截面寬度為by，且by=bl，加腋截面高度為hy，框支柱截面高度為hs。由轉換梁剛度對短肢剪力墻截面應力分布的影響進行分析，確定截面剛度設計為：

短肢剪力墻截面剛度為：

轉換梁截面剛度與剪力墻截面剛度比為：

以力的平衡特征為依據，對F1與F2進行分析，確定其為短肢剪力墻豎向承載力，并且由混凝土與鋼筋結構共同承擔，即：

式中：Alc表示框支柱短肢剪力墻混凝土截面面積；σlc表示框支柱混凝土豎向平均應力；Als表示框支柱短肢剪力墻內鋼筋截面面積；σls表示框支柱短肢剪力墻鋼筋平均應力。通過專業軟件對σlc進行處理后可以得到，σls則可以通過鋼筋本構關系得出：

式中：E表示鋼筋彈性模量；εls表示鋼筋應變；εlc表示混凝土應變，εy表示鋼筋屈服應變，在不考慮鋼筋與混凝土粘結滑移因素時，可以確定εls=ε1c。經過非線性有限元試驗分析，確定隨著Il/ Iq數值的增大，βo將會逐漸縮小，即在轉換梁剛度不斷增大的情況下，可以在一定范圍內提升轉換梁分擔豎向荷載的性能，提高應力分布的均勻性。另外，隨著加腋高度的改變，最終會對βo造成影響，需要從實際情況進行分析，同時也會影響到轉換梁分擔豎向分擔荷載能力，使得短肢剪力墻豎向應力分布更為均勻。

5　結束語

在對加腋梁式框支短肢剪力墻結構抗震性能進行研究時，需要了解框支短肢剪力墻結構所具有的特點，并從建筑工程建設實際情況出發，對各影響因素進行試驗研究，了解不同設計因素對結構各構件豎向與水平荷載的影響。以提高結構抗震性能為目的，設計時必須要保證所有參數的合理性，從多個角度出發，選擇最為合適的方式來進行設計建設，爭取不斷提高建筑工程抗震能力。

[1]李德順.采用加腋梁式轉換的框支短肢剪力墻結構抗震性能研究[D].重慶大學，2013.

[2]吳進進.加腋式框支短肢剪力墻結構設計研究[D].重慶大學，2014.

[3]鐘樹生，祁勇，倪忠.加腋梁式框支短肢剪力墻轉換結構試驗研究[J].重慶建筑大學學報，2007，06：44～48.

[4]張小莉.加腋柱在框支短肢剪力墻轉換結構中的應用研究[D].西安建筑科技大學，2013.

TU398.2

A

1673-0038（2015）25-0045-02

2015-6-6