考慮非彈性的剪力墻肢剛度特征研究.pdf

1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾乎從混凝土受拉開裂開始就已經(jīng)逐步表現(xiàn)出越來越明顯的非彈性性質(zhì)，故一旦構(gòu)件陸續(xù)進(jìn)入混凝土受拉開裂的狀態(tài)，構(gòu)件的彈性分析結(jié)果就已經(jīng)不能充分反應(yīng)結(jié)構(gòu)的實(shí)際變形和內(nèi)力狀態(tài)。這也是困擾鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析的一個(gè)重要特點(diǎn)。當(dāng)然，在結(jié)構(gòu)分析中要反映上述結(jié)構(gòu)構(gòu)件及部件的非彈性特點(diǎn)，最理想的方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)的非彈性靜力分析和結(jié)構(gòu)的非彈性動(dòng)力分析。但因這類分析的操作難度較大，因此，希望能在簡潔明確的結(jié)構(gòu)彈性分析計(jì)算程序的基礎(chǔ)上(包括平面

2、到三維分析)，設(shè)法考慮鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非彈性特征。
　　 早在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)提出了通過給出不同類型構(gòu)件在不同受力狀態(tài)下的割線剛度來取代原有彈性剛度(視為一種調(diào)整剛度的等效線性化法)，并繼續(xù)使用彈性分析程序的辦法來考慮鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的非彈性特征。可能使用當(dāng)量割線剛度來考慮構(gòu)件非彈性性質(zhì)有如下幾種主要結(jié)構(gòu)分析狀態(tài)：1)使用構(gòu)件當(dāng)量割線剛度的結(jié)構(gòu)靜力彈性分析(包括二階效應(yīng)分析)；2)使用構(gòu)件當(dāng)量割線剛度的結(jié)構(gòu)靜力推覆分析(包括二

3、階效應(yīng)分析)；3)使用構(gòu)件當(dāng)量割線剛度的結(jié)構(gòu)動(dòng)力時(shí)程分析。
　　 雖然近年來各國學(xué)術(shù)界對結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件當(dāng)量割線剛度的取值取得了諸多具有關(guān)鍵性意義的進(jìn)展，目前對梁、柱剛度折減系數(shù)取值已經(jīng)有了比較成熟的研究，但對于剪力墻肢剛度折減系數(shù)的取值仍存在一系列重要問題有待深入研究。故本論文重點(diǎn)討論剪力墻肢進(jìn)入非彈性受力狀態(tài)后的剛度退化問題以及合理的剛度折減系數(shù)取值，就部分有待解決的問題進(jìn)行分析和研究，取得以下有一定意義的研究成果：
　　

4、 ①結(jié)合剪力墻肢的主要受力分析特點(diǎn)，以三維空間非線性分析程序PERFORM-3D軟件作為分析手段來進(jìn)一步考慮剪力墻肢的剛度折減問題。對比試驗(yàn)實(shí)測結(jié)果證明使用PERFORM-3D剪力墻單元來模擬單片剪力墻在屈服前和屈服后一定變形范圍內(nèi)的性能是可行的。
　　 ②本論文嘗試將當(dāng)量割線剛度用于結(jié)構(gòu)動(dòng)力時(shí)程分析中，即驗(yàn)證結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)力時(shí)程反應(yīng)分析是否可以當(dāng)量為彈性動(dòng)力反應(yīng)(調(diào)整剛度的等效線性化法)。本次嘗試風(fēng)險(xiǎn)性較高，因?yàn)楣ぷ髁枯^大，而

5、且得出的結(jié)論不一定有積極意義。本論文仍然用PERFORM-3D軟件嚴(yán)格按照最新結(jié)構(gòu)規(guī)范設(shè)計(jì)了一個(gè)框筒結(jié)構(gòu)模型，沿X向輸入了五條罕遇水準(zhǔn)的地面運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行非線性動(dòng)力反應(yīng)分析，采用ETABS建立使用各構(gòu)件剛度折減系數(shù)的等效彈性模型，沿X向輸入了五條罕遇水準(zhǔn)的地面運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行線彈性時(shí)程分析，并把這兩種方法所得結(jié)果進(jìn)行對比。得到梁剛度折減系數(shù)取為0.4、柱剛度折減系數(shù)取為0.6、剪力墻剛度折減系數(shù)取為0.7時(shí)，等效彈性模型的頂點(diǎn)位移時(shí)程曲線和彈塑性

6、模型的時(shí)程曲線大體上的走勢最為接近，而且可以比較精確地估計(jì)出真實(shí)結(jié)構(gòu)的最大頂點(diǎn)位移值，但很難真實(shí)地反應(yīng)結(jié)構(gòu)在極限狀態(tài)下的剛度變化規(guī)律，特別是內(nèi)力變化規(guī)律。
　　 ③為了給重慶大學(xué)和中國建筑西南設(shè)計(jì)研究院聯(lián)合進(jìn)行的學(xué)術(shù)項(xiàng)目提供有效數(shù)據(jù)，本論文在已有算例的基礎(chǔ)上，對剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)的范圍進(jìn)行試探性的研究，并給出了按照中國規(guī)范[32]和美國ACI318-08[8]規(guī)范提出的0.2f’c方案求得的底部加強(qiáng)區(qū)層數(shù)，其中發(fā)現(xiàn)按照美國ACI3