连梁配筋率对联肢剪力墙抗震性能影响研究

文/刘飞姣 山西水利职业技术学院 建筑工程系 山西 运城 044000

杨宗仁 中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司；新能源工程分公司 山西 太原 040001

连梁配筋率对联肢剪力墙抗震性能影响研究

文/刘飞姣 山西水利职业技术学院 建筑工程系 山西 运城 044000

杨宗仁 中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司；新能源工程分公司 山西 太原 040001

1　建立有限元分析模型

针对联肢剪力墙结构的抗震性能在实际工程中的重要作用，本文利用M IDAS GEN 8.0为工具，建立了一种简明有效的有限元分析模型，并通过静力弹塑性分析，研究了连梁纵向配筋率对联肢剪力墙结构抗震性能的影响，探讨了在连梁纵向配筋率变化过程中结构承载力和破坏位移的变化规律。此研究对现实结构设计有着重要的实际指导意义。

联肢剪力墙；连梁刚度；纵向钢筋配筋率；M IDAS；静力弹塑性分析

0　引言

剪力墙是多层以及高层建筑结构体系中其抗侧力体系的重要组成部分，为满足建筑结构的使用功能，需在剪力墙上开设门、窗以等结构洞，于是就形成了联肢剪力墙结构。各墙肢间由连梁相连，连梁的刚度、强度、及变形性能对联肢剪力墙结构的抗震性能有很大的影响。为此，前人在连梁对联肢剪力墙抗震性能的影响方面也做了很多研究，如常为华、张相勇等采用近似理论揭示了连梁刚度与墙肢刚度在结构内力分布中起到的作用及相互之间的关系和影响。本文应用M IDAS PUSHOVER在联肢剪力墙结构模型的基础上分析研究连梁纵向钢筋配筋率对联肢剪力墙抗震性能的影响。

1.1模型参数

本文建立了一个6层剪力墙结构的分析模型，总高度21.6m，每层层高均为3600mm。两个方向的剪力墙墙厚均为200mm，混凝土强度为C30，LL1、LL2的截面宽度均为200mm，LL1的截面高度为500mm，为使LL2的线刚度变化故截面高度为200～1400mm之间。模型假定楼板在平面内刚度无限大，平面外刚度为0，抗震设防烈度为7度，场地类别为Ⅱ类，地震分组为第一组，结构抗震等级为二级。本文中剪力墙肢翼缘长取为1000mm，墙肢高取2000mm，连梁箍筋为 A8@100，墙肢水平分布钢筋为B10@200，竖向分布钢筋为B12@200，墙肢端部钢筋为4 B16@100。

1.2荷载加载

M idas/Gen提供了模态、静力荷载工况、加速度常量三类侧向荷载加载模式。本文研究结构Y向抗震性能，故荷载类型为模态第二震型、Y向加速度常量。控制最大位移可取弹塑性位移限值180mm，为了达到结构破坏本文取220mm，推覆加载共分为25步。限于篇幅，本文仅讨论荷载形式为加速度常量下的结构抗震性能。

2　结构分析

2.1连梁纵向配筋率对结构抗震的影响

在结构体系变化中，墙的截面保持不变，而连梁（LL1）的截面在变化，连梁不同截面下与墙的线刚度比见表1。

表1　不同截面的梁与剪力墙线刚度比

2.2.1连梁纵向配筋率的变化对结构承载力的影响

由（a）图可知，刚度比为0.009时，配筋率由0.2%变化到1.2%时承载力几乎没有发生变化。图（b）中刚度比为0.251时，配筋率增大明显引起结构承载力增大。（c） 图刚度比为1.151时，在配筋率为0.2%时结构就已经具有很大的承载力，在配筋率为0.8%时达到最大，在配筋率大于0.8%时基底剪力有下降的趋势。由此可知：当连梁刚度较低时，连梁配筋率越大联肢剪力墙的承载力越大。连梁刚度超过一定值时，随着配筋率的增大结构的破坏荷载增大，而配筋率大于一定值时增大配筋率反而会引起破坏荷载的减小。

2.2.2连梁纵向配筋率变化对结构性能点的影响

表2　不同配筋率下结构的性能点参数

表2是截面为200×600时不同配筋率下结构的性能点参数。由表可知，连梁配筋率增大，结构的性能点位移降低，性能点处的基底剪力增大。说明连梁配筋率增大时梁的抗弯刚度增大，结构的整体刚度也随之变大，而结构达到性能点的位移就越小。

3　结论

本文中考虑了模型的连梁刚度及配筋率变化对联肢剪力墙整体抗震性能的影响，基于上文多个模型的比较分析，得出以下结论：

（1）连梁与墙肢的刚度比较低时，连梁配筋率越大联肢剪力墙整体的承载力也越大而结构的破坏位移就越小。

（2）连梁与墙肢的刚度比超过一定值时，连配筋率的在一定范围内增大，结构的破坏荷载增大、破坏位移减小；配筋率大于一定值时增大配筋率反而会引起破坏荷载的减小、破坏位移的增大。

（3）连梁配筋率在较小的范围内增大时，刚度较大的连梁与刚度较小的连梁相比，结构的承载力增大和破坏位移减小的幅度均大。

（4）连梁与墙肢的刚度比在较小的范围内增大时，高配筋率的连梁与低配筋率的连梁相比，结构的承载力增大和破坏位移减小幅度均大。

［1］李方圆，梁兴文，张涛.剪力墙结构小跨高比连梁研究述评［J］.建筑结构学报，2008，（S1）： 152-155.

［2］常为华，张相勇，张亚珊.高层剪力墙结构连梁的设计与分析［J］.建筑结构，2009， （S2）：68-71.

刘飞姣（1987-），女，汉，硕士，主要从事混凝土结构抗震方面研究