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疊合板式剪力墻的耗能分析

城市建設 · 2014-04-23 11:02 留言

  疊合板式住宅在歐洲和其它工業發達國家中廣泛使用,該結構體系的優點在于設計簡單,施工方便快捷,且對環境影響小,可極大地提高住宅建設的工業化、產業化程度,由于引進的德國設計生產的混凝土疊合墻板并未考慮抗震設計要求,而我國是一個多地震活動的國家,為此必須考慮其抗震性能。通過對采用不同邊緣約束措施的單片剪力墻進行低周反復加載試驗,擬對疊合板式剪力墻的滯回特性和耗能能力進行較為系統地分析,并基于能量原理,對地震總輸入能中的阻尼耗能進行研究,并為編制地方行業標準《疊合板式混凝土剪力墻結構技術規程》提供可靠的科學依據。

  一、構件的設計

  本實驗可以設計制作6片剪力墻試件,試件1和試件2為普通全現澆混凝土剪力墻,試件3,試件4,試件5和試件6為疊合板式混凝土剪力墻, 6片剪力墻均寬1.8 m,厚0.2m,高3.2 m。試件1、試件2采用C30混凝土,墻內受力鋼筋為HRB400鋼筋。試件3,試件4,試件5,試件6預制部分在德國生產,其混凝土德國標號為C35/45,灌芯部分現澆C30混凝土。預制墻板內受力鋼筋及基礎插筋采用德國生產BSt500鋼筋。

  二、耗能分析

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  結構耗能能力的大小是評價結構抗震性能的一個重要指標,從能量的角度來看,結構吸收的地震能量包括彈性勢能、阻尼耗能和塑性吸能等部分,彈性勢能在結構卸載后就會完全釋放,因此,結構的耗能將主要以阻尼耗能和塑性耗能為主,結構的耗能能力可通過荷載――位移滯回曲線一次循環中滯回環所圍面積的大小來反映,即每次循環中滯回環所圍面積的大小可反映結構在本次循環中消耗地震能量的多少。一般來說,滯回環所圍面積越大,則說明結構的耗能能力越大,梭形的滯回曲線形狀較弓形滯回曲線形狀的面積大,弓形的較反S形的面積大。

  試件1屈服前,滯回環狹長,滯回環面積很小,達到屈服強度后,滯回環面積逐漸增大,開始為彎曲型滯回環,隨著位移幅值的增大,滯回環逐漸形成弓形,“捏縮現象”越來越明顯,試件3和試件4滯回環的形狀與試件1較為接近,與試件1相比,疊合板式剪力墻試件滯回環“捏縮”現象略為明顯,且到加載后期,滯回環有向反S形過渡的趨勢。試件2的滯回特征與試件1表現出一定的差別,位移幅值較小時,滯回環呈弓形,屬彎剪型滯回環。隨著位移幅值的不斷增大和循環次數的增加,滯回環呈現出明顯的反S形,試件5,試件6滯回環形狀與試件1類似,由于剪力墻底部與基礎表面連接部位較為薄弱,剪切滑移較大,滯回環加載后期反s形更為明顯。

  (二)耗能指標

  結構的耗能能力還可以通過結構的耗能系數來反映,其值表示結構消耗的地震能量,反映耗能能力大小的指標有很多,選用等效粘滯阻尼系數。及能量耗散系數的大小來比較墻體在不同階段時的耗能能力,并作為墻體的耗能指標。試件等效粘滯阻尼系數、能量耗散系數和粘滯阻尼系數。由研究可知,現澆剪力墻與疊合板式剪力墻的耗能能力沒有明顯差別,兩種采用不同邊緣約束措施的疊合板式剪力墻耗能能力也無明顯差別。

  普通剪力墻以剪切變形為主,變形能力較小,墻體中的裂縫不能得到充分發展,一旦臨界主裂縫出現即告破壞,因而耗能能力有限,各試件由屈服階段至破壞階段的整個試驗過程中,由于裂縫的不斷延伸展開,剪力墻的墻板逐漸形成以裂縫間墻體的摩擦來耗散能量的機制,從而能量耗散能力不斷增大。

  三、疊合板式剪力墻耗能分析

  對于疊合板式剪力墻耗能的分析,做出了以下的總結:

  (1)疊合板式剪力墻試件與全現澆剪力墻試件的破壞形態類似,兩種采用不同邊緣約束措施的疊合板式剪力墻試件的耗能能力與全現澆剪力墻試件無明顯差異。

  (2)采用兩種不同邊緣約束措施的疊合板式剪力墻試件,其破壞形態和耗能能力均未表現出明顯差別,設計時可優先采用施工更為方便的暗柱形式。

  (3)等效粘滯阻尼系數及能超耗散系數均可較好地反映墻體在不同階段時的耗能能力,可作為墻體的耗能指標。

  (4)試驗數據顯示,疊合板式剪力墻試件與全現澆剪力墻試件的粘滯阻尼系數并無顯著差異,在分析計算時粘滯阻尼系數可與全現澆剪力墻取值相同。

  結束語:

  針對疊合板式混凝土剪力墻的耗能進行分析,可以很好的提高建筑的性能和利用率。為我國的建筑在科學技術上的發展打下一個好的基礎。

  參考文獻:

  [1]石啟印,陳倩倩,李愛群 新型混凝土組合框架結構模型的非線性分析[J].江蘇大學學報:自然科學版,2007,28(6):536-539

  [2]何益斌,唐謝興,夏棟舟 鋼筋混凝土受彎構件振動中的阻尼耗能研究[J].工業建筑,2006,36(2):11-15

  [3]郝際平,曹春華,王迎春,李峰 開洞薄鋼板剪力墻低周反復荷載試驗研究-地震工程與工程振動 2009,29(2)

  [4]劉洪波,黎都春,易文輝 高性能混凝土剪力墻抗震性能的試驗研究-山西建筑2007,33(9)

編輯:王欣欣

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