轴压比对装配式双面叠合双肢剪力墙抗震性能的影响研究

高彬森 李满 王颖

摘要：双面叠合剪力墙是由两个外部预制墙体层和一个夹心内部现浇混凝土层叠合而成的新型装配式构件。本文将重点研究开设洞口后所形成的双面叠合双肢剪力墙，在不同轴压比作用下，连梁对墙板在地震荷载作用下的破坏形态和抗震性能的影响。通过ABAQUS有限元软件按现行规范要求建立合理的受力模型，试验分析表明：随着轴压比增大，装配式双面叠合剪力墙承载力和屈服强度都得到提高，但当轴压比超过0.5时开始出现下降趋势，抗震性能良好，适合用于具有抗震设防地区。

Abstract： The double faced superposed shear wall is a new type of fabricated component that is composed of two external prefabricated wall layers and a sandwich internal cast-in-place concrete. In this paper， we will focus on the effect of the double faced superposed double-limb shear wall formed by the opening of the hole on the failure mode and seismic performance of the beam to the wall under the action of different axial compression ratios. Through the ABAQUS finite element software， a reasonable force model is established according to the current specifications. The experimental analysis shows that as the axial load ratio increases， the bearing capacity and yield strength of the assembled double faced superposed shear wall are improved， but when the axial load ratio exceeds 0.5， the downward trend begins， and the seismic performance is good. It is suitable for use in areas with seismic fortification.

关键词：双面叠合剪力墙;抗震性能;破坏形态;轴压比

Key words： double faced superposed shear wall;seismic behavior;failure mode;axial load ratios

中图分类号：TU352.1+1                                 文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2018）36-0138-02

0  引言

我国正处于建筑产业化迅速发展时期，装配式建筑预制率和相关企业数量也在不断攀升。装配式建筑以其环保、节能、节省用工等优点正不断成为当前研究的热点。装配式双面叠合剪力墙结构是一种新型装配式结构体系，其构造特殊，两侧的预制部分通过格构钢筋相连接，中间部分于施工现场浇筑同周围构件形成整体。目前在建筑结构设计中对预制率要求不断提高，双面叠合剪力墙结构以其优于传统装配式建筑的整体性也将进一步被推广使用。对于整体现浇的剪力墙板，轴压比对墙板延性、承载力有一定影响，我国抗震设计规范也对剪力墙竖向轴压比做了相应的限值规定。由于建筑设计的需要，在双面叠合剪力墙上开设一定大小的门洞后形成双肢形式，这种新型的装配式结构体系在不同轴压比作用下的破坏形式和抗震性能同样需要进行研究。

1  试验设计

1.1 双面叠合双肢剪力墙模型

试验模型为单片装配式双面叠合双肢剪力墙，墙板模型设计标准参照现行装配式设计规范[1]，按照《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010和《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010的设计要求，墙板两端及洞口两侧均设置暗柱。剪力墙试件所用混凝土强度等级为C30，剪力墙内受力钢筋为HRB500级。配筋图如图1所示。

1.2 有限元模型的建立

运用ABAQUS有限元软件建立墙板模型，双面叠合双肢剪力墙混凝土部分采用混凝土损伤塑性模型，由于此模型考虑了混凝土的损伤效应，对于模拟地震荷载作用下混凝土结构部分的力学性能更为适用。钢筋的应力-应变关系采用《混凝土结构设计规范》中给出的两折线本构。由于混凝土浇筑时间的不同，对于双面叠合双肢剪力墙预制层部分和后浇夹心部分之间的接触面考虑摩擦因素的影响，采用库伦摩擦模型，摩擦系数μ=0.6。考虑不同轴压比对墙板模型的影响，对SW-1-2、SW-1-3、SW-1-4、SW-1-5四块墙板施加轴压比分别为0.2、0.3、0.4、0.5。水平加载采用往复加载。

2 试验结果

2.1 受力过程与破坏形态  对比图2中各墙板模型在不同轴压比下的受压损伤应力云图，可以看出轴压比为0.2、0.3、0.4的三块模型当达到极限荷载时墙板受压损伤基本相同，连梁两端均出现竖向裂缝，当轴压比增大到0.5时，连梁处的损伤较小，在墙肢的处的斜向受压损伤较大。

2.2 骨架曲线  对比图3中不同轴压比作用下的双面叠合双肢剪力墙骨架曲线可以看出，随着轴压比的增大各剪力墙模型承载能力均提高，走势基本一致。轴压比为0.5的墙板，当墙板位移在10～20mm时，承载力降低迅速，对比分析主要此时墙板裂缝开展不够充分，主要为压弯破化，导致承载力迅速降低。

2.3 刚度退化分析  对比刚度退化曲线如图4所示，不同轴压比下的双面叠合双肢剪力墙刚度退化趋势相似，随着轴压比增大，相同位移下的刚度系数均不断增大。当轴压比达到0.5时，后期墙板刚度降低迅速。分析主要由于竖向荷载较大，墙体叠合面间受损严重导致刚度下降剧烈。

3  结论

本文通过对双面叠合双肢剪力墙试件在低周往复荷载下的有限元試验分析，对这种新型装配式构件在不同轴压比作用下的破坏形态、受力过程、滞回特性等进行了研究和探讨，得出以下结论：①不同轴压比对装配式双面叠合剪力墙抗震性能影响显著，随着轴压比增大出现先增大后降低的趋势，轴压比达到0.5时为峰值点。②同现浇墙板变化规律相同，在双面叠合双肢剪力墙结构中施加一定的轴压比有助于承载力的提高。

参考文献：

[1]DB34/T810-2008，叠合板式混凝土剪力墙结构技术规程[S].2008.

[2]张劲，王庆扬，胡守营，王传甲.ABAQUS混凝土损伤塑性模型参数验证[J].建筑结构，2008，08：127-130.

[3]林高峰.考虑叠合面摩擦滑移的装配式混凝土结构性能与分析方法[D].浙江大学，2015.