正弦開洞波紋鋼板剪力墻抗側性能研究

郭宗宏

（河北工程大學土木工程學院 河北邯鄲 056038）

1 有限元模型的建立

1.1 模型設計

設計參數包括波紋鋼板寬度和洞口寬度三個幾何參數，模型設計如表1所示。

表1 參數分析取值

為了消除因框架尺寸不同而對正弦開洞波紋鋼板的影響，本文只取一種尺寸框架結構，梁、柱均鋼管尺寸為150mm×100mm×6mm。

1.2 材料模型和單元選取

波紋鋼板和梁、柱的鋼材屈服強度分別取235MPa和345MPa，鋼材彈性模量Ey為206GPa，泊松比ν為0.3，密度為7850kg/m3，屈服強度fy為235MPa，強化階段的彈性模量為E′=E/100，框架和正弦開洞波紋板采用4節(jié)點減縮積分殼單元（S4R）進行模擬分析。

1.3 邊界條件

剪力墻為兩個部分即框架和波紋鋼板如圖1所示[1-3]，框架和波紋鋼板采用Tie連接，約束框架柱底部所有節(jié)點的3個平動自由度和x軸、z軸的2個轉動自由度，限制框架梁的平面外自由度進行。取一階屈曲模態(tài)的H/200倍做為剪力墻的初始缺陷[4]。

圖1 正弦開洞波紋鋼板剪力墻

2 有限元參數對正弦開洞波紋鋼板剪力墻抗側性能的影響分析

2.1 波紋鋼板長度的影響分析

在其余參數不變的情況下，對比不同長度下剪力墻力學性能，如圖2所示。

圖2 波紋鋼板長度的影響

波紋鋼板的長度的改變對剪力墻的抗側性能影響較大。長度每增長1.5m，其初始抗側剛度分別增加了96.6%、54.7%、29.3%、22%、10.7%。剪力墻屈曲載荷分別增加了45.2%、34.4%、20.5%、18.9%、14.6%。剪力墻的峰值載荷分別增加了44%、30.8%、16.9%、19%、14.4%。隨長度的增加，剪力墻的初始抗側剛度、屈曲載荷和峰值載荷增長速率不斷降低。

2.2 波紋鋼板洞口寬度的影響分析

在其余參數不變的情況下，對比不同洞口寬度下剪力墻力學性能如圖3所示。

圖3 波紋板洞口寬度的影響

波紋鋼板洞口寬度的改變對剪力墻的抗側性能影響較大。寬度每減小0.5m，其初始抗側剛度分別增長了47.9%、45.2%、47.1%。屈曲載荷分別增長了55.4%、39.6%、34.2%。洞口寬度大于1.5m時，剪力墻沒有明顯的峰值載荷。

3 結論

波紋鋼板長度的增長和洞口寬度的增寬都會對剪力墻的抗側性能產生顯著的影響，隨著長度增長和洞口寬度減小其初始抗側剛度、屈曲載荷和峰值載荷不斷的增加，但其增長速率卻在不斷降低。