不同连梁双肢剪力墙结构抗震性能非线性有限元分析

武建辉 崔艳艳 邵晓华

(1.中国煤炭科工集团北京华宇工程有限公司，河南 平顶山 467002； 2.河南质量工程职业学院，河南 平顶山 467000)

不同连梁双肢剪力墙结构抗震性能非线性有限元分析

武建辉1崔艳艳2邵晓华2

(1.中国煤炭科工集团北京华宇工程有限公司，河南 平顶山 467002； 2.河南质量工程职业学院，河南 平顶山 467000)

在带钢连梁混合双肢剪力墙结构研究的基础上，利用有限元分析软件ANSYS对普通连梁双肢剪力墙和带组合连梁双肢剪力墙两个结构进行了非线性分析，主要从荷载—位移曲线及水平侧移曲线、承载能力和变形能力、刚度退化等方面入手，将三者抗震性能作了比较，得出结论：带钢连梁混合双肢剪力墙结构延性好，且进入塑性状态之后刚度退化更明显，有利于结构抗震，为工程设计提供有意义的依据。

双肢剪力墙，连梁，抗震性能，非线性

1 概述

文献[1]对影响此剪力墙结构抗震性能的若干参数进行了分析，其抗震性能并没有同普通连梁双肢剪力墙和带组合连梁双肢剪力墙两个结构进行抗震性能作比较，抗震性能的优越性未得到体现。本文正基于此，对三者进行了非线性有限元分析比较。

其中，普通连梁双肢剪力墙结构是按分析软件PKPM生成，其连梁高宽最下面两层为240 mm×60 mm，3层～10层为180 mm×60 mm；根据内力等效的原则连梁做成钢连梁，即带钢连梁混合双肢剪力墙有限元分析模型；同理，将钢连梁进一步转换为钢—混组合连梁。鉴于此，三种连梁形式不同的双肢剪力墙便可以进行有意义的比较。

建立的非线性有限元分析模型如图1所示。

2 比较分析

2.1 荷载—位移曲线和水平侧移曲线

从图2，图3可得出结论，双联肢剪力墙结构在三种不同结构形式连梁的结构中，荷载—位移曲线在拟静力水平荷载作用下，在荷载作用开始段差别不大，而在结构进入屈服状态后，承载力和结构变形却相差较大。最终可知，带钢连梁形式的双肢剪力墙结构具有最好的变形性能，在极限状态时，各层都有最大的水平变形能力，同时三种结构都属于弯曲破坏。

2.2 承载能力和变形能力比较

从表1，图4～图6数据分析可知，混合双肢剪力墙结构当采用带钢—混凝土组合连梁时，其承载能力是最大的，极限荷载和屈服荷载分别达到了79.344 kN和62.928 kN，大约均为带钢连梁混合双肢剪力墙结构相应能力的1.5倍。但是，前者的延性系数和极限位移分别为后者的76%和83.5%，屈服位移差别不明显，变形能力稍差。但是变形能力和极限承载能力均优于普通钢筋混凝土连梁双肢剪力墙结构性能。综上，延性最好的结构形式为带钢连梁混合双肢剪力墙结构。

图4～图6中，1为普通连梁；2为带钢连梁；3为带组合连梁。

2.3 等效刚度退化分析

从退化曲线图7分析得到：

1)在变形很小的情况下，三种连梁形式的剪力墙结构，其等效刚度是近似直线段。

2)钢筋混凝土连梁的剪力墙结构侧向刚度为最大，带钢连梁混合双肢剪力墙结构最小，大致差2倍；带钢—混组合连梁双肢剪力墙结构的等效侧向刚度大约为带钢连梁双肢剪力墙结构的1.3倍。

3)钢筋混凝土连梁双肢剪力墙等效刚度在整个加载过程中退化最快，而另两种结构形式的刚度退化却相对缓和。

4)带钢连梁混合双肢剪力墙结构在进入屈服状态之后，刚度退化更明显，并且变形最大，具有良好的抗震性能。

3 结语

本文对钢筋混凝土连梁、带钢连梁和带钢—混组合连梁三个不同连梁形式的双肢剪力墙结构运用ANSYS软件进行了非线性分析，对三者的抗震性能作了比较。得出如下结论：

1)带钢连梁剪力墙和带钢—混组合连梁剪力墙结构的变形能力和极限承载能力优于钢筋混凝土连梁剪力墙结构。本文也是对剪力墙连梁结构形式由单一钢筋混凝土连梁向钢及钢—混等多种方式的有益探索。

2)带钢连梁双肢剪力墙和带钢—混组合连梁双肢剪力墙结构的抗震性能都比钢筋混凝土连梁双肢剪力墙结构好；带钢—混组合连梁双肢剪力墙结构屈服荷载和极限荷载均大于带钢连梁双肢剪力墙，但后者的延性却优于前者；从侧移曲线和延性方面综合比较，带钢连梁混合双肢剪力墙结构的抗震性能最佳。

3)三种不同连梁的双肢剪力墙结构在进入屈服阶段之前，带钢—混组合连梁双肢剪力墙和带钢连梁双肢剪力墙退化相对缓和；进入屈服阶段以后，带钢连梁双肢剪力墙结构的刚度退化更显著，并且位移最大，结构抗震性能更优。

[1] 武建辉，邵晓华，梁 庞.带钢连梁混合双肢剪力墙结构抗震性能参数分析[J].钢结构，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

武建辉(1983- )，男，硕士，工程师