双功能带缝剪力墙的弹性受力性能分析.PDF

双功能带缝剪力墙的弹性受力性能分析 叶列平，康 胜，曾 勇 清华大学土木工程系 ylp@ 摘 要：双功能带缝剪力墙是根据抗震控制概念提出的一种新型剪力墙，为了解其受力性能， 并为进一步的试验研究参数确定提供依据，本文利用有限元方法，对双功能带缝剪力墙进行 了弹性受力分析，研究了双功能带缝剪力墙在弹性受力阶段的性能、受力特点和连接键参数 的影响。分析结果表明，双功能带缝剪力墙在弹性阶段具有一定整体工作，侧移刚度可比开 缝墙明显提高。同时分析还表明，在连接键总长相等的情况下，设置多个短的连接键对提高 墙体侧移刚度和实现“双功能”控制作用更为有效。根据分析结果，本文提出了双功能带缝 剪力墙在弹性阶段的侧移刚度计算公式。 关键词：抗震控制，钢筋混凝土，开缝墙，连接键，弹性分析 1. 引 言（四号，宋体，加粗） 钢筋混凝土双功能带缝剪力墙（dual function slit shear wall，以下简称双功能墙），是 根据结构抗震控制概念，在通缝墙[1] 的竖缝中设置剪切连接键而形成的一种新型剪力墙（见 图 1）。这种新型剪力墙可以增加开缝墙的刚度和承载力，有利于中小地震下的位移和承载 力控制（功能一）；而在强震作用时，连接键的破坏退出工作，墙体自动转变为刚度较小通 缝墙形式，使地震作用减小，且通缝墙具有较大变形能力，可防止结构的倒塌（功能二）。 此外，连接键也可以作为耗能元件，在强烈地震作用时，可以吸收一部分地震能量，减轻主 体结构的震害。 P 本文为该课题的前期研究，主要利用有限 边框梁 元分析方法，对双功能墙的弹性受力性能进行 研究，分析墙肢和连接键的应力分布、变形特 边 墙 连 边 性，以及连接键布置形式和有关参数的影响， 框 肢 接 Lc 框 Hw 柱 键 柱 为进一步的试验研究提供依据。此外，在实际 D 工程设计中，通常采用弹性分析方法，双功能 墙的弹性抗侧刚度是工程应用中首先需要的基 Bw 本参数。本文根据分析结果，提出了弹性刚度 的计算公式。 图 1 双功能带缝剪力墙 2. 分析模型及参数 双功能墙由框架梁、柱边框和内部带竖缝墙板组成，缝间设置了连接键，见图 1。在以 下分析中，双功能墙主要部分的基本数据为：墙板部分尺寸 Bw ×Hw =1000mm ×800mm，厚 - 1 - 度 tw =60mm ；边框梁截面尺寸 150mm×300mm；边框柱截面尺寸 150mm×150mm；缝宽a = 20mm ；缝长L = H =800mm ；连接键厚度 t = 40mm ；水平荷载P = 20 kN ；混凝土弹性模 w c 4 -2 量 E= 3 ×10 N ·mm 。 计算分析中考虑的主要影响参数有：连接键的长度Lc 、连接键的数量n和墙肢的宽度D 。 为考虑到连接键开裂前后刚度变化对双功能墙的受力性能影响，连接键采用了两种弹弹性模 量，连接键开裂前取E = E ，连接键开裂后取E =0.1E 。 C C