不同連梁雙肢剪力墻結構抗震性能非線性有限元分析

武建輝 崔艷艷 邵曉華

(1.中國煤炭科工集團北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467002； 2.河南質量工程職業(yè)學院，河南 平頂山 467000)

不同連梁雙肢剪力墻結構抗震性能非線性有限元分析

武建輝1崔艷艷2邵曉華2

(1.中國煤炭科工集團北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467002； 2.河南質量工程職業(yè)學院，河南 平頂山 467000)

在帶鋼連梁混合雙肢剪力墻結構研究的基礎上，利用有限元分析軟件ANSYS對普通連梁雙肢剪力墻和帶組合連梁雙肢剪力墻兩個結構進行了非線性分析，主要從荷載—位移曲線及水平側移曲線、承載能力和變形能力、剛度退化等方面入手，將三者抗震性能作了比較，得出結論：帶鋼連梁混合雙肢剪力墻結構延性好，且進入塑性狀態(tài)之后剛度退化更明顯，有利于結構抗震，為工程設計提供有意義的依據(jù)。

雙肢剪力墻，連梁，抗震性能，非線性

1 概述

文獻[1]對影響此剪力墻結構抗震性能的若干參數(shù)進行了分析，其抗震性能并沒有同普通連梁雙肢剪力墻和帶組合連梁雙肢剪力墻兩個結構進行抗震性能作比較，抗震性能的優(yōu)越性未得到體現(xiàn)。本文正基于此，對三者進行了非線性有限元分析比較。

其中，普通連梁雙肢剪力墻結構是按分析軟件PKPM生成，其連梁高寬最下面兩層為240 mm×60 mm，3層～10層為180 mm×60 mm；根據(jù)內力等效的原則連梁做成鋼連梁，即帶鋼連梁混合雙肢剪力墻有限元分析模型；同理，將鋼連梁進一步轉換為鋼—混組合連梁。鑒于此，三種連梁形式不同的雙肢剪力墻便可以進行有意義的比較。

建立的非線性有限元分析模型如圖1所示。

2 比較分析

2.1 荷載—位移曲線和水平側移曲線

從圖2，圖3可得出結論，雙聯(lián)肢剪力墻結構在三種不同結構形式連梁的結構中，荷載—位移曲線在擬靜力水平荷載作用下，在荷載作用開始段差別不大，而在結構進入屈服狀態(tài)后，承載力和結構變形卻相差較大。最終可知，帶鋼連梁形式的雙肢剪力墻結構具有最好的變形性能，在極限狀態(tài)時，各層都有最大的水平變形能力，同時三種結構都屬于彎曲破壞。

2.2 承載能力和變形能力比較

從表1，圖4～圖6數(shù)據(jù)分析可知，混合雙肢剪力墻結構當采用帶鋼—混凝土組合連梁時，其承載能力是最大的，極限荷載和屈服荷載分別達到了79.344 kN和62.928 kN，大約均為帶鋼連梁混合雙肢剪力墻結構相應能力的1.5倍。但是，前者的延性系數(shù)和極限位移分別為后者的76%和83.5%，屈服位移差別不明顯，變形能力稍差。但是變形能力和極限承載能力均優(yōu)于普通鋼筋混凝土連梁雙肢剪力墻結構性能。綜上，延性最好的結構形式為帶鋼連梁混合雙肢剪力墻結構。

圖4～圖6中，1為普通連梁；2為帶鋼連梁；3為帶組合連梁。

2.3 等效剛度退化分析

從退化曲線圖7分析得到：

1)在變形很小的情況下，三種連梁形式的剪力墻結構，其等效剛度是近似直線段。

2)鋼筋混凝土連梁的剪力墻結構側向剛度為最大，帶鋼連梁混合雙肢剪力墻結構最小，大致差2倍；帶鋼—混組合連梁雙肢剪力墻結構的等效側向剛度大約為帶鋼連梁雙肢剪力墻結構的1.3倍。

3)鋼筋混凝土連梁雙肢剪力墻等效剛度在整個加載過程中退化最快，而另兩種結構形式的剛度退化卻相對緩和。

4)帶鋼連梁混合雙肢剪力墻結構在進入屈服狀態(tài)之后，剛度退化更明顯，并且變形最大，具有良好的抗震性能。

3 結語

本文對鋼筋混凝土連梁、帶鋼連梁和帶鋼—混組合連梁三個不同連梁形式的雙肢剪力墻結構運用ANSYS軟件進行了非線性分析，對三者的抗震性能作了比較。得出如下結論：

1)帶鋼連梁剪力墻和帶鋼—混組合連梁剪力墻結構的變形能力和極限承載能力優(yōu)于鋼筋混凝土連梁剪力墻結構。本文也是對剪力墻連梁結構形式由單一鋼筋混凝土連梁向鋼及鋼—混等多種方式的有益探索。

2)帶鋼連梁雙肢剪力墻和帶鋼—混組合連梁雙肢剪力墻結構的抗震性能都比鋼筋混凝土連梁雙肢剪力墻結構好；帶鋼—混組合連梁雙肢剪力墻結構屈服荷載和極限荷載均大于帶鋼連梁雙肢剪力墻，但后者的延性卻優(yōu)于前者；從側移曲線和延性方面綜合比較，帶鋼連梁混合雙肢剪力墻結構的抗震性能最佳。

3)三種不同連梁的雙肢剪力墻結構在進入屈服階段之前，帶鋼—混組合連梁雙肢剪力墻和帶鋼連梁雙肢剪力墻退化相對緩和；進入屈服階段以后，帶鋼連梁雙肢剪力墻結構的剛度退化更顯著，并且位移最大，結構抗震性能更優(yōu)。

[1] 武建輝，邵曉華，梁 龐.帶鋼連梁混合雙肢剪力墻結構抗震性能參數(shù)分析[J].鋼結構，2013,28(3):169.

Abstract: Based on the study of the double-limb shear wall structure with the steel-concrete coupling beam and the double-limb shear wall structure with the coupling beam, the finite element analysis software ANSYS was used to analyze the non-linear. Bearing capacity and deformation capacity, stiffness degradation and so on, the seismic performance of the three are compared. The results show that the hybrid double-limbed shear-wall structure with strip steel has the best deformation capacity compared with the other two. After the structure enters into the yield state, the stiffness degradation of the double-limb shear wall structure is more obvious, structure seismic, providing a meaningful basis for engineering design.

Keywords: coupled shear wall, connecting beam, seismic performance, nonlinearity

Differentbeamcoupledshearwallstructuresnoninearfiniteelementanalysisofseismicperformance

WuJianhui1CuiYanyan2ShaoXiaohua2

(1.ChinaCoalTechnology&EngineeringGroupCorp,BeijingHuayuEngineeringCo.,Ltd,Pingdingshan467002,China;2.HenanQualityPolytechnic,Pingdingshan467000,China)

1009-6825(2017)25-0052-03

TU311.3

A

2017-06-23

武建輝(1983- )，男，碩士，工程師