翼墙配筋率对翼墙加固柱的性能影响分析

王建滨 龙秋颖 贾建玲

摘要：采用有限元数值模拟的分析方法对翼墙加固柱进行抗震性能分析，研究翼墙配筋率在对称、非对称配筋情况下对翼墙加固柱的极限承载能力、延性性能、耗能能力以及破坏形式等抗震性能的影响。

关键词：翼墙加固柱；骨架曲线；滞回曲线；耗能能力

1 概述

加固改造行业属于建筑行业中的特种专业工程领域，是随着建筑业发展而发展起来的行业。改革开放以来，我国的建筑业得到了迅速的发展，建筑业得发展也促进了加固改造行业得进步，目前，建筑加固改造行业越来越受到人们的关注，大批的人员投身到了加固改造行业中来，大量的科学家和结构专业人士也把它作为了自己重点研究的学科。

2 模拟概况

2.1 模拟构件

钢筋混凝土柱截面尺寸300mm*300mm，柱高2 m，柱的纵筋4 16，箍筋?6@200，柱底箍筋加密区?6@100，轴压比为0.5，受力筋HRB400，箍筋 HPB300，混凝土C30，翼墙配筋如下表所示。

2.2加载方式

具体加载方法：在step-1中让柱顶先承担竖向荷载（永久荷载）的75%，在step-2中让柱和翼墙共同承担竖向荷载（永久荷载）的25%和水平荷载（可变荷载）。

3 有限元模拟结果

3.1 滞回曲线

图1.对称情况下的滞回曲线 图2.非对称情况下的滞回曲线

从四组构件可以看出，在加载前期，荷载与位移呈线性关系，说明配筋率对构件的承载力、刚度影响较小。随着荷载的增大，当构件达到极限荷载时，可以看出GJ4比GJ1的极限荷载要大，说明配筋率的提高使得构件极限承载力提高，滞回环面积增大，耗能能力提高。当构件进入塑性阶段，可以看出滞回曲线均有下降的趋势，滞回环变小，配筋率高的使得构件的滞回环减小变慢，耗能能力下降。

此外，配筋率对刚度也有一定的影响，但影响不大。主要表现为：前期构件处于弹塑性阶段，使得刚度增大。在塑性阶段，构件的刚度退化，但配筋率的提高使得构件的刚度退化减慢，位移变小。

由图可知随着配筋率的增大，构件承载力提高，刚度增大，延性提高，耗能能力提高。但延性较对称配筋差。

3.2 骨架曲线

图3.对称情况下的骨架曲线 图4.非对称情况下的骨架曲线

由图可以看出，八个构件的骨架曲线的变化规律基本相同，骨架曲线关于原点对称，经历了弹性、屈服和极限阶段；随着翼墙配筋率的增加，其屈服荷载和峰值荷载均相应提高，延性相应提高。但是对称配筋较非对称配筋延性较好。

4 结论

（1）对称配筋情况下，随着配筋率的提高，构件的屈服荷载和极限荷载不断提高，耗能能力增强，抗震性能提高，延性提高，刚度退化减小。

（2）非对称配筋情况下，随着配筋率的提高，构件的屈服荷载和极限荷载不断提高，耗能能力增强，抗震性能提高，延性提高，刚度退化减小，但延性較对称配筋较差。

（3）翼墙对加固柱的影响：在竖向作用下，翼墙与柱共同承受压力，在水平地震力下，水平力主要由翼墙承担，翼墙先于柱破坏；增设翼墙后，柱截面增大，将柱置于受力较小的腹板区域，使原柱受力减小；后设翼墙改变柱的受力性能，提高了柱的稳定性，抗剪、抗弯能力，减小了其变形，避免了承载结构破坏。