疊合板式剪力墻的耗能分析

　　疊合板式住宅在歐洲和其它工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家中廣泛使用，該結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，施工方便快捷，且對(duì)環(huán)境影響小，可極大地提高住宅建設(shè)的工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化程度，由于引進(jìn)的德國(guó)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的混凝土疊合墻板并未考慮抗震設(shè)計(jì)要求，而我國(guó)是一個(gè)多地震活動(dòng)的國(guó)家，為此必須考慮其抗震性能。通過(guò)對(duì)采用不同邊緣約束措施的單片剪力墻進(jìn)行低周反復(fù)加載試驗(yàn)，擬對(duì)疊合板式剪力墻的滯回特性和耗能能力進(jìn)行較為系統(tǒng)地分析，并基于能量原理，對(duì)地震總輸入能中的阻尼耗能進(jìn)行研究，并為編制地方行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《疊合板式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》提供可靠的科學(xué)依據(jù)。

　　一、構(gòu)件的設(shè)計(jì)

　　本實(shí)驗(yàn)可以設(shè)計(jì)制作6片剪力墻試件，試件1和試件2為普通全現(xiàn)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(nèi)受力鋼筋為HRB400鋼筋。試件3，試件4，試件5，試件6預(yù)制部分在德國(guó)生產(chǎn)，其混凝土德國(guó)標(biāo)號(hào)為C35/45，灌芯部分現(xiàn)澆C30混凝土。預(yù)制墻板內(nèi)受力鋼筋及基礎(chǔ)插筋采用德國(guó)生產(chǎn)BSt500鋼筋。

　　二、耗能分析

　　（一）滯回耗能

　　結(jié)構(gòu)耗能能力的大小是評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)抗震性能的一個(gè)重要指標(biāo)，從能量的角度來(lái)看，結(jié)構(gòu)吸收的地震能量包括彈性勢(shì)能、阻尼耗能和塑性吸能等部分，彈性勢(shì)能在結(jié)構(gòu)卸載后就會(huì)完全釋放，因此，結(jié)構(gòu)的耗能將主要以阻尼耗能和塑性耗能為主，結(jié)構(gòu)的耗能能力可通過(guò)荷載――位移滯回曲線一次循環(huán)中滯回環(huán)所圍面積的大小來(lái)反映，即每次循環(huán)中滯回環(huán)所圍面積的大小可反映結(jié)構(gòu)在本次循環(huán)中消耗地震能量的多少。一般來(lái)說(shuō)，滯回環(huán)所圍面積越大，則說(shuō)明結(jié)構(gòu)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(huán)狹長(zhǎng)，滯回環(huán)面積很小，達(dá)到屈服強(qiáng)度后，滯回環(huán)面積逐漸增大，開(kāi)始為彎曲型滯回環(huán)，隨著位移幅值的增大，滯回環(huán)逐漸形成弓形，“捏縮現(xiàn)象”越來(lái)越明顯，試件3和試件4滯回環(huán)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(huán)“捏縮”現(xiàn)象略為明顯，且到加載后期，滯回環(huán)有向反S形過(guò)渡的趨勢(shì)。試件2的滯回特征與試件1表現(xiàn)出一定的差別，位移幅值較小時(shí)，滯回環(huán)呈弓形，屬?gòu)澕粜蜏丨h(huán)。隨著位移幅值的不斷增大和循環(huán)次數(shù)的增加，滯回環(huán)呈現(xiàn)出明顯的反S形，試件5，試件6滯回環(huán)形狀與試件1類似，由于剪力墻底部與基礎(chǔ)表面連接部位較為薄弱，剪切滑移較大，滯回環(huán)加載后期反s形更為明顯。

　　（二）耗能指標(biāo)

　　結(jié)構(gòu)的耗能能力還可以通過(guò)結(jié)構(gòu)的耗能系數(shù)來(lái)反映，其值表示結(jié)構(gòu)消耗的地震能量，反映耗能能力大小的指標(biāo)有很多，選用等效粘滯阻尼系數(shù)。及能量耗散系數(shù)的大小來(lái)比較墻體在不同階段時(shí)的耗能能力，并作為墻體的耗能指標(biāo)。試件等效粘滯阻尼系數(shù)、能量耗散系數(shù)和粘滯阻尼系數(shù)。由研究可知，現(xiàn)澆剪力墻與疊合板式剪力墻的耗能能力沒(méi)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(wú)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(fā)展，一旦臨界主裂縫出現(xiàn)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(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，由于裂縫的不斷延伸展開(kāi)，剪力墻的墻板逐漸形成以裂縫間墻體的摩擦來(lái)耗散能量的機(jī)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(duì)于疊合板式剪力墻耗能的分析，做出了以下的總結(jié)：

　　(1)疊合板式剪力墻試件與全現(xiàn)澆剪力墻試件的破壞形態(tài)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(xiàn)澆剪力墻試件無(wú)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(tài)和耗能能力均未表現(xiàn)出明顯差別，設(shè)計(jì)時(shí)可優(yōu)先采用施工更為方便的暗柱形式。

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

　　(4)試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，疊合板式剪力墻試件與全現(xiàn)澆剪力墻試件的粘滯阻尼系數(shù)并無(wú)顯著差異，在分析計(jì)算時(shí)粘滯阻尼系數(shù)可與全現(xiàn)澆剪力墻取值相同。

　　結(jié)束語(yǔ)：

　　針對(duì)疊合板式混凝土剪力墻的耗能進(jìn)行分析，可以很好的提高建筑的性能和利用率。為我國(guó)的建筑在科學(xué)技術(shù)上的發(fā)展打下一個(gè)好的基礎(chǔ)。

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