型钢混凝土剪力墙抗震性能的分析及研究

2017-05-18王炜翰卢文枫谢涵霖

四川水泥 2017年5期

关键词：型钢剪力墙抗震

王炜翰卢文枫赵鑫谢涵霖

（华北理工大学河北唐山 063210）

型钢混凝土剪力墙抗震性能的分析及研究

王炜翰卢文枫赵鑫谢涵霖

（华北理工大学河北唐山 063210）

针对型钢混凝土剪力墙的基本结构，对其抗震性能进行了分析，采取了模型分析的基本方式，对混凝土剪力墙抗震性能进行了总结分析，核心目的是通过建立墙抗震性能的提升，保证建筑结构的稳定性。

；型钢混凝；剪力墙；抗震性能；分析研究

在建筑行业运行及发展的过程中，人们对建筑的要求逐渐提升，在这种背景下，使建筑的功能性成为人们关注的焦点，但是，在该种结构形式分析中，其结构形式呈现出不连续以及结构底部刚度较小的现象，当其侧向刚度的框支以及相邻层处于突变的现象，会对型钢混凝土剪力墙抗震性能造成一定的制约。通过研究发现，在结构变形集中以及能量聚集分析中，其容易发生侧移机制，从而为建筑的安全性造成制约。因此，在现阶段建筑工程设计中，需要将型钢混凝土剪力墙抗震性能作为研究基础，通过对《建筑抗震设计规范》的分析，提升建筑企业的抗震性能，提出建筑设计的抗震设计项目，从而为建筑工程的稳定运提供支持。

一、工程概述

选择140.5m的型钢混凝土框支剪力墙的高层建筑，其楼层总数为38层，平面长度为47.5m宽度为16.9m，在调查研究中可以发现，该工程项目设计的使用年限在50年内，设计之初将其抗震防烈度设计为7度。研究中设基本的地震加速度为0.1g。地震分组为第一组，而场地分组为第二组，其中场地的特定周期（Tg）为0.35s，该工程中的抗震设计主要为丙类工程，工程项目的安全等级为二级。抗震设计人员将建筑的第十六层设计为避难场所，而且，在转换层设计的过程中，主要采用了钢筋混凝土的以及型钢混凝土的结构形式。在本次研究中，选择了有限元程序（ADINA）对不同剪跨比的型钢混凝土抗震性能进行了分析。

二、研究分析模型参数的选择

由于ADINA作为一种分离式的钢筋结构模型，在技术运用中是对原有TRUSS单元模拟技术的改进及创新，通过该种技术的运用，可以有效提升型钢混凝土剪力墙抗震性能的科学判断，满足抗震建筑工程设计的基本需求，为建筑工程稳定性的设计提供良好依据。当在应用ADINA技术形式时，可以实现建筑工程文件系统的自动性生成，同时也能够在求解文化使用中，保证钢筋单元程序的自动化生成，并实现对剪力墙抗震系统结构的优化分析，为钢筋单元的自动化生成提供有效以及。而且，在TRUSS单元结构运用中，可以自动生成程序系统，并通过模块的合理划分，实现对混凝土分单元的分离，在该种背景下，可以合理选择钢筋应力-应变关系曲线图的模块设计。

在分析模型参数选择及分析的过程中，会使用 Line Searches工程项目方法，进行辅助性的数据验收，而且，计算中会采用Full Newton方法，充分保证数据运用的合理性。同时，在钢筋应力-应变关系曲线图模型构建中，混凝土的峰值数据为0.002，极限压力则为0.04，通过这些计算方式、数据验收、基础数据内容的分析，可以实现轴向压力布面的均匀性分布，完成轴向压力的均匀分布方法，满足一次性施加剪力墙顶面设计的基本需求。在对计算机处理功能分析的过程中，计算机对于数据内容的收敛、收敛精度等较为敏感，所以，在工程数据内容计算中，需要对墙面工程进行稳定计算，保证对三种墙面位移计算的准确性。但是，在剪力墙洁面设计算中，需要进行收敛结构的计算，完善对曲线或是平均值的计算。具体的曲线图如图一所示。需要注意的是，在求解以及误差分析中，需要为0.01。通过对图一曲线变化分析可以发现，当数据分析中的模拟效果越好，也就意味着其参数信息与该系统存在着一定的适用性[1]。

三、型钢混凝土剪力墙分析

在型钢混凝土剪力墙抗震性能分析中，其剪力墙的截面宽度需要保持在3m状态，其中的厚度主要为300mm，在边缘构件长度取值分析中，其所选择的长度主要为450mm，通过对模型分析，需要将其剪力跨度按照λ =1，2，3 的状态进行分类。

图一算例荷载-位移曲线图

通过对型钢混凝土构件状态的分析，需要通过对剪力墙边缘构件钢绿反应状况的分析，实现对剪力墙承载力、变形能力等内容的综合性分析，但是，在含钢率状态相对较小时，需要使用型钢混凝土构件，并通过对我国钢结构发展状态的分析，进行混凝土构架浇筑的性能分析。需要注意的是，在型钢混凝土构建确立中，需要通过对我国钢结构发展状态的分析，确认混凝土的整体性能，其中混凝土构建的总含钢率需要小于8%，对于一些常用的钢结构材料，其含钢量需要维持在4%。而且，剪力墙中的构建尺寸的截面较小，所以，需要相关工程设计人员在剪力墙抗震性能分析中，进行含钢量变化问题的分析，提升工程项目的设计理论，从而为混凝土、钢筋以及型钢单元模块的设计提供有效支持。同时，在混凝土剪力墙结构分析中，也需要充分考虑到ADINA的处理方式，实现对边缘构件中型钢离散钢筋的科学处理，满足型钢混凝土剪力墙抗震性确定的合理性[2]。

四、剪力墙抗震性能影响参数分析

通过对剪力墙抗震性能影响因素的分析，对剪力墙抗震性能的参数内容进行了系统分析，文章在研究中，对不同跨度比状态下，剪力墙荷载-位移曲线进行了分析，其内容如图二所示。

第一，通过对图二（a）的分析可以发现，在剪力墙抗震性能影响参数分析中，其数据加载初期的各个构建荷载-位移曲线呈现出重合的状态，该阶段主要是剪力墙受到轴压比的影响并不大。当轴压比逐渐增大时，三组不同的建立墙后期的承载能力也就呈现出各自升高的状态，在曲线达到了极限荷载状态时，会在轴压比增大的背景下，剪力墙的承载力逐渐下降。在加载后期，当轴压比逐渐增大时，建立墙的承载力也就不断提高，但是，在该种背景下，其增长的幅度会随着轴压比的增加呈现出缓慢增长的确实。如，当轴压比为0.4时，与之相对应的极限承载力与上一级的承载力相比，提高了12%。其中的建立墙轴压比在之间的0.1增加到了0.2。对于型钢混凝土剪力墙抗震性能分析中，其中混凝土结构主要运用在高层、超高层的状态中，建筑结构中的剪力墙轴压也就相对较大，因此，在该种背景下，需要通过轴压比提高剪力墙的承载能力，但是，该种承载墙的空间是相对有限的。与此同时，在混凝土结构设计中，当其遇到地震作用时，核心筒体会较早的进入到弹塑性中，在较好塑性形变阶段分析中，实现水平剪力的科学分布，这种现象的出现对剪力墙形变的控制是不利的因此，在协同性工作内容分析中，需要通过对混凝土结构中剪力墙形变力的要求分析，实现对工程项目承载力的系统优化，从而实现对混合结构中轴压比大小的有效控制[3]。

第二，通过对图二（b）曲线变化的分析可以发现，混凝土等级在相对较高的背景下，其剪力墙需要在加载开始达到极限承载力的状态，而且，在整个过程中，该阶段的承载力都相对较好。所以，在现阶段混凝土工程项目设计中，需要通过对墙体裂开荷载、屈服荷载等弹性阶段的项目性能进行有效控制，提升弹性阶段的结构性能。对于曲线图中的下降阶段而言，混凝土等级相对较低，而且，其墙体的下降段曲线趋于平缓，从而表现出较强的变形能力。但是，在实际工程项目结构分析中，其形变能力需要按照位移角进行位移角的确定，通过对混凝土强度位移进行减小分析，并提升工程内容的剪跨比，在剪跨比中，其变化过程相对明显。在混凝土强度提高中，需要对位移角减小程度分析，使剪跨比在加大状态下，需要对剪力承载等级进行系统性的分析，强化混凝土等级强度的变化，实现对高层混合结构形变空间能力的分析。在综合性混凝土强度以及等级剪力承载力发内线中，需要对其形变能力进行系统性的整合，并在高层结构采用承载力、变形力的有效确定，满足建筑结构的承载效率，从而降低构建轴压比。因此，在该种结构等级确定中，需要对混凝土承载力结构进行形变能力的合理分析，充分保证承载能力的有效确定。

第三，在图二（c）曲线变化分析中，需要在曲线大大极限承载力之前，其曲线集合重合，这也就意味着墙体配筋率对其承载力的影响相对较小，因此，在各个曲线的到达极限承载状态之后，就需要增加配筋率对承载力的抑制作用，在配筋率增加时，实现曲线的缓慢下降。在该种剪力墙明显增加的状态下，其中的λ =2 和、λ=3 的剪力墙没有明显的规律性。

第四，在图二（d），在三组剪力墙曲线在最大水平状态分析中，其剪力墙呈现出下降的状态，其中的边缘约束指标在0.24-0.4之间变化时，其构建承载力以及形变能力的提高指标会在0-0.24的范围内，因此，在对剪跨比不同剪力墙分析中，其承载力以及变形能力会受到不同的影响，从而对极限位移角的造成造成限制[4]。