加腋梁式转换的框支短肢剪力墙结构抗震探究

徐路

（浙江西城工程设计有限公司　310014）

加腋梁式转换的框支短肢剪力墙结构抗震探究

徐路

（浙江西城工程设计有限公司310014）

为满足社会发展与人们生活多方面需求，建筑工程结构类型逐渐增多，并且在设计与施工上具有更大的难度，以及更为严格的要求。其中加腋梁式转换框支短肢剪力墙结构在建筑工程中的应用，对提高建筑结构抗震性具有重要意义，但是在对其进行设计时，因为难度较大必须要从结构特点着手，对其抗震性能进行研究。本文就加腋梁式转换框支短肢剪力墙结构抗震性能进行了简要的研究。

加腋转换梁；框支短肢剪力墙；抗震性能

现阶段我国建筑工程结构逐渐向复杂化、多样化以及功能化等角度发展，为提高结构建设的综合性能，就需要针对其所具有的特点进行分析。其中加腋梁式转换框支短肢剪力墙结构现在已经被广泛的应用到建筑工程建设中，并具有较高的抗震性能，尤其是在高层建筑工程中的应用，通过合理的设计，对提高结构对竖向荷载、水平荷载等作用力的承载能力具有良好效果。为提高结构抗震效果，就需要对其进行多方面的综合分析，确定各因素的影响规律。

1　框支短肢剪力墙结构特点分析

框支短肢剪力墙是一种比较新型的建筑结构，主要将短肢剪力墙结构与框支剪力墙结构进行结合，并与两种结构相比，上部短肢墙布置设计灵活性更高，可以最大程度上满足建筑平面设计需求，同时结构刚度不会过大对建筑造成影响，因此具有良好的应用前景。①其转换结构以梁氏转换为主，剪力墙支撑则为框支支撑，设计时因断肢剪力墙墙肢具有长度短与数量多特点，一般会将其设置在转换梁上，由转换梁结构来达到剪力墙支撑作用，结构受力更为合理[1]。②对于框支短肢剪力墙结构来说，转换层上下位置具有比较大的刚度，很容易出现薄弱层，为避免转换层上下刚度突变问题，需要的对墙肢长度进行适当的调整，同时还可以减小地震作用产生的倾覆弯矩与剪力，提高结构的抗震性能。

2　框支短肢剪力墙竖向荷载抗震性能分析

2.1加腋角度

加腋角度不同对结构竖向荷载以及抗震性能产生的影响差异性比较大，在对此方面因素进行试验研究时，分别确定转换梁加腋高度为0mm、100mm、200mm以及300mm几个等级，所对应的加腋角度分别为0°、11.3°、21.8°以及31.0°。其中，试验中所用配筋与截面尺寸均符合建设要求，其中，转换梁高度为350mm，加腋宽度为500mm，加腋高度与夹角均为0，转换柱为400×400，而剪力墙规格则是100×1200[2]。通过对个受力构件承载力位移曲线进行分析得知，在加腋高度不断增加的情况下，不会对结构承载力位移曲线造成影响，最大承载力一般会向右移动一定距离，并且子结构的承载能力也会不断增大。而当加腋高度达到一定程度后，结构所能承受的承载力有限，不能仅利用增大加腋高度来提高结构承载力。

2.2转换梁高度

对于不同高度的转换梁来说，其对框支短肢剪力墙抗震性能影响不同，为提高结构建设抗震性能，需要选择合适的结构荷载分析试验。对试验结果进行分析，可以确定随着转换梁高度的逐渐增加，对结构抗震性能影响不大，而随着加腋转换子结构转换梁高度的增加，会对结构的极限承载影响比较大。如将转换梁高度由200mm提升到450mm，构件所能承受的极限荷载将由1860kN提升到2155kN，对提高结构抗震性能效果并不明显[3]。

3　框支短肢剪力墙水平荷载抗震性能影响因素分析

3.1肢厚比

分析试验选择4～8之间肢厚比，即5.0、6.0、7.0以及8.0四个试件，其余各项参数不变，只改变短肢剪力墙肢厚比。当肢厚比由5增大到8时，即肢厚比不断增大时，子结构能耗能力在不断增强，并且构件正反向峰值承载力也在不断增大。同时，随着肢厚比的不断增大，子结构初始刚度也在不断增大，达到一定限值后，会加速构件的破坏。

3.2跨高比

分析试件取值4～9转换梁跨高比，即4.5、5.3、5.9、6.4、7.2以及8.6六个试件，其他参数不做改变。经过试验分析，苏子和转换梁跨高比的不断增大，构件正反向峰值荷载将会不断减小，增加了构件抗侧刚度，但是会加速构件退化的速度，造成结构破坏速度加快，对建筑结构抗震性能影响比较大。另外，转换梁跨高比的增大，也会加大等效屈服位移与破坏位移的变化趋势，构件位移延性系数在缓慢增大[4]。但是当达到一定数值后，位移延性系数就会有小幅度的减小。在对框支短肢剪力墙结构进行设计时，可以通过适当的增大转换梁跨高比来改变结构峰值承载力与屈服后塑性变形能力。

4　加腋转换式框支短肢剪力墙结构分析

针对结构受力荷载试验分析，在对建筑加腋转换式框支短肢剪力墙结构进行设计时，就需要综合各项影响因素来制定模型，并对桁架结构进行内力分析，来确定各节点受力情况。构件最终破坏形态均为加腋转换梁变形过大或者框支柱上方短肢剪力墙局部压破坏，当框支柱上方剪力墙内混凝土达到极限压应变、钢筋受压屈服时，可以确定构件达到承载力极限。因此，如果构件达到极限承载力时，框支柱上方竖向合力确定为F1，构件总竖向承载力为F，可以引入应力不均匀系数来表现短肢剪力墙竖向应力不均匀性，即β=F1/F。假设短肢剪力墙截面宽度为bq，截面高度为hq，则转换梁截面宽度应为bl=2bq，转换梁截面高度为hl，净跨为l。同时假设加腋截面宽度为by，且by=bl，加腋截面高度为hy，框支柱截面高度为hs。由转换梁刚度对短肢剪力墙截面应力分布的影响进行分析，确定截面刚度设计为：

短肢剪力墙截面刚度为：

转换梁截面刚度与剪力墙截面刚度比为：

以力的平衡特征为依据，对F1与F2进行分析，确定其为短肢剪力墙竖向承载力，并且由混凝土与钢筋结构共同承担，即：

式中：Alc表示框支柱短肢剪力墙混凝土截面面积；σlc表示框支柱混凝土竖向平均应力；Als表示框支柱短肢剪力墙内钢筋截面面积；σls表示框支柱短肢剪力墙钢筋平均应力。通过专业软件对σlc进行处理后可以得到，σls则可以通过钢筋本构关系得出：

式中：E表示钢筋弹性模量；εls表示钢筋应变；εlc表示混凝土应变，εy表示钢筋屈服应变，在不考虑钢筋与混凝土粘结滑移因素时，可以确定εls=ε1c。经过非线性有限元试验分析，确定随着Il/ Iq数值的增大，βo将会逐渐缩小，即在转换梁刚度不断增大的情况下，可以在一定范围内提升转换梁分担竖向荷载的性能，提高应力分布的均匀性。另外，随着加腋高度的改变，最终会对βo造成影响，需要从实际情况进行分析，同时也会影响到转换梁分担竖向分担荷载能力，使得短肢剪力墙竖向应力分布更为均匀。

5　结束语

在对加腋梁式框支短肢剪力墙结构抗震性能进行研究时，需要了解框支短肢剪力墙结构所具有的特点，并从建筑工程建设实际情况出发，对各影响因素进行试验研究，了解不同设计因素对结构各构件竖向与水平荷载的影响。以提高结构抗震性能为目的，设计时必须要保证所有参数的合理性，从多个角度出发，选择最为合适的方式来进行设计建设，争取不断提高建筑工程抗震能力。

[1]李德顺.采用加腋梁式转换的框支短肢剪力墙结构抗震性能研究[D].重庆大学，2013.

[2]吴进进.加腋式框支短肢剪力墙结构设计研究[D].重庆大学，2014.

[3]钟树生，祁勇，倪忠.加腋梁式框支短肢剪力墙转换结构试验研究[J].重庆建筑大学学报，2007，06：44～48.

[4]张小莉.加腋柱在框支短肢剪力墙转换结构中的应用研究[D].西安建筑科技大学，2013.

TU398.2

A

1673-0038（2015）25-0045-02

2015-6-6