袁甜

【摘 要】近年來，隨著人們物質(zhì)生活水平的提高和安全意識的增強，對建筑抗震理論的研究不斷深入。在框架-帶縫鋼板剪力墻的結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，延性控制已經(jīng)深入人心，在工作中強剪弱彎、強柱弱梁、更強節(jié)點的設(shè)計意圖成為工程界人士的共識。本文通過采用ANSYS有限元軟件對框架-帶縫鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)單元在不同地震波、不同地震條件的地震作用下產(chǎn)生的有關(guān)問題進行分析，結(jié)合實際情況探討了這一結(jié)構(gòu)性能的抗震性能，旨在為同行工作提供參考。

【關(guān)鍵詞】框架結(jié)構(gòu)；剪力墻；鋼板；抗震性能

新世紀以來，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展不斷加速，城市建設(shè)水平大力提升，抗震理論的研究日益深入，在我國的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計中更是得到了深入研究，成為業(yè)界工作人士研究焦點。而我國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》頒布以來，對建筑框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計提出了新要求，尤其是對框架結(jié)構(gòu)中已經(jīng)出現(xiàn)的帶縫鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能，更是提出了系統(tǒng)的規(guī)范，旨在為建筑結(jié)構(gòu)的整體性、統(tǒng)一性和完善性提出參考。

1.帶縫鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)概述

帶縫鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)是鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)中最為常見的形式之一，從建筑工程領(lǐng)域中這一問題的產(chǎn)生進行分析，其大多都是在地震作用下產(chǎn)生的。剪力墻作為建筑結(jié)構(gòu)抗震側(cè)拉力的主要構(gòu)件，其一旦遇到地震作用，必然產(chǎn)生及時有效的耗能作用。經(jīng)過多年的工作總結(jié)研究表明，在目前的建筑結(jié)構(gòu)之中，鋼板剪力墻具備著較高的彈性模量、初始剛度、較大變形能力、良好的素性能力以及穩(wěn)定的滯回性，且在工作中具備著彈性剛度、承載力可以分別進行調(diào)整、布置的特點。

近年來，隨著高層建筑結(jié)構(gòu)的不斷普及，帶縫鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)也被廣泛的應(yīng)用在高層建筑之中，由于受到各層裝飾荷載、活動荷載以及其他荷載力的影響，使得帶縫鋼板剪力墻必然將承受一定的豎向荷載。時至今日，國外許多專家對于這一荷載要求已經(jīng)進行了深入的研究，并取得了一定的成績。在工作中，這一問題的深入研究和歸納對于這一現(xiàn)象的完善極為關(guān)鍵，也是現(xiàn)代化工作中最為全面的一個環(huán)節(jié)。

2.提高框架-帶縫鋼板剪力墻抗震性能有關(guān)影響因素和提高措施

通過目前的框架-帶縫鋼板剪力墻抗震性能研究得出，在設(shè)計工作中以結(jié)構(gòu)控制理論為基礎(chǔ)，將結(jié)構(gòu)的彈塑性分析與抗震性相結(jié)合，將抗震性能與消震性相結(jié)合、以能動控制策略和設(shè)計相結(jié)合是目前工作人員研究的重點，也是主動將抗震措施應(yīng)用到結(jié)構(gòu)中的核心手段。在工作中通過調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的剛度、強度和質(zhì)量分布來實現(xiàn)最佳配置和設(shè)計是業(yè)內(nèi)人士研究的首要重點。

2.1影響框架-帶縫鋼板剪力墻的抗震性因素

影響帶縫鋼板剪力墻的抗震性能的因素主要包含有：材料強度、梁柱橫截面面積、墻體截面大小、梁柱混凝土強度等級、軸壓比、水平荷載力大小、上部荷載等。

2.2提高帶縫鋼板剪力墻抗震性能的方法

在工作中，提高帶縫鋼板剪力墻抗震性能的措施主要有以下幾個方面：

2.2.1提高剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能

提高剪力墻抗震性能對于帶縫鋼板剪力墻而言極為關(guān)鍵，是整個工作的核心環(huán)節(jié)。一般在工作中主要包含有將帶縫鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)四周設(shè)置成為有梁柱存在的帶邊框墻，以此提高剪力墻結(jié)構(gòu)豎向荷載承擔力。其次，在工作中控制每個墻肢高度；再次、強化剪力墻剛性連梁，控制其跨高比。

2.2.2提高框架結(jié)構(gòu)整體抗震性

在工作中首先需要加強框架結(jié)構(gòu)邊角柱強度，提高框架結(jié)構(gòu)的支撐穩(wěn)定性；其次在工作中沿著框架結(jié)構(gòu)按照其他形狀設(shè)置一定的支撐柱，并控制支撐柱混凝土強度；再次，設(shè)置斜拉桿件來代替豎直桿件的消能性能，提高抗震整體性要求。

3.框架-帶縫鋼板剪力墻抗震性能試驗分析

3.1有限元計算

目前，我們在工作中通過在地震作用下引起的剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能進行分析，一方面考慮到我國剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范要求，另外還需要在工作中考慮到建筑結(jié)構(gòu)整體性、抗震性規(guī)范的要求。為此，在這里我們進行帶縫鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能試驗中，是利用剪力墻與框架結(jié)構(gòu)的固結(jié)、梁柱之間的固結(jié)為基礎(chǔ)進行的。在試驗中通過帶縫鋼板剪力墻剪力墻整個結(jié)構(gòu)下端固結(jié)，上端設(shè)置可以滑動的自由端。框架柱截面為175mm×175mm×7×10mm。框架梁和柱均采用Q345，梁H200×150×5.5×8mm型鋼、柱H175×175×7×10mm型鋼。假定鋼材均為理想彈塑性材料，屈服階段時服從VonMises屈服準則和相關(guān)流動準則。

以下用J表示帶縫鋼板剪力墻，K表示鋼框架，Ⅺ表示鋼框架帶縫鋼板剪力墻。

注：s為板高；肘為板寬；M/S為高寬比；Su為剪力墻上壁高度；Sd為剪力墻下壁高度；Sm為剪力墻中間壁高度；Sm/Su為下上壁高與中間壁高之比；A為帶縫鋼板剪力墻厚；F為帶縫鋼板剪力墻肢條數(shù)；m為墻肢寬；c為墻肢高。

對KJ結(jié)構(gòu)分別施加時間間隔0.02s的EL Centro波，taft波、地震波（1940），作用時間為20s。結(jié)構(gòu)最大Ⅺ結(jié)構(gòu)在EL Centro波400、200、100cm/s2加速度作用下，Ⅺ結(jié)構(gòu)在taft波同樣的三種加速度作用下，產(chǎn)生很小位移，圖中表明頂點位移時程曲線形狀很相似，數(shù)值近似成2倍關(guān)系。在400cm/s2加速度（taft波）作用下，最大位移0.66mm。

3.2滯回性計算

由圖可得出，Ⅺ結(jié)構(gòu)在EL Centre波、taft波不同地震加速度的作用下，滯回曲線形狀均成梭形，在100、200cm/s2加速度作用下的滯回曲線比滯回曲線（在400cm/S2加速度作用下）面積小，位移和荷載之間是直線變化關(guān)系，說明結(jié)構(gòu)一直在彈性階段工作，還沒屈服。

3.3結(jié)論

（1）KJ結(jié)構(gòu)在EL Centre波100、200、400cm/s2加速度作用下、在taft波100、200、400cm/s2加速度作用下，頂點產(chǎn)生0.66ram的最大位移，這一數(shù)值小于彈性層間位移轉(zhuǎn)角限制n/300（鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范中規(guī)定的）。

（2）KJ隨著加速度的增大，滯回曲線面積越大，滯回曲線成梭行，結(jié)構(gòu)在彈性階段工作，還沒屈服。說明Ⅺ抗震性能是非常良好的。

4.結(jié)束語

總之，在框架-帶縫鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能試驗中，通過以上可以得出在工作中需要對各環(huán)節(jié)認真加以分析和研究，綜合“概念設(shè)計”和“構(gòu)造措施”，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計安全和整體性。 [科]

【參考文獻】

[1]建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2011.中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[2]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2002.中國建筑工業(yè)出版社，2002.