叠合板式剪力墙的耗能分析

概述：
　　叠合板式住宅在欧洲和其它工业发达国家中广泛使用，该结构体系的优点在于设计简单，施工方便快捷，且对环境影响小，可极大地提高住宅建设的工业化、产业化程度，由于引进的德国设计生产的混凝土叠合墙板并未考虑抗震设计要求，而我国是一个多地震活动的国家，为此必须考虑其抗震性能。通过对采用不同边缘约束措施的单片剪力墙进行低周反复加载试验，拟对叠合板式剪力墙的滞回特性和耗能能力进行较为系统地分析，并基于能量原理，对地震总输入能中的阻尼耗能进行研究，并为编制地方行业标准《叠合板式混凝土剪力墙结构技术规程》提供可靠的科学依据。
　　
　 　一、构件的设计
　　本实验可以设计制作6片剪力墙试件，试件1和试件2为普通全现浇混凝土剪力墙，试件3，试件4，试件5和试件6为叠合板式混凝土剪力墙， 6片剪力墙均宽1.8 m，厚0.2m，高3.2 m。试件1、试件2采用C30混凝土，墙内受力钢筋为HRB400钢筋。试件3，试件4，试件5，试件6预制部分在德国生产，其混凝土德国标号为C35/45，灌芯部分现浇C30混凝土。预制墙板内受力钢筋及基础插筋采用德国生产BSt500钢筋。
　　
　 　二、耗能分析
　　（一）滞回耗能
　　结构耗能能力的大小是评价结构抗震性能的一个重要指标，从能量的角度来看，结构吸收的地震能量包括弹性势能、阻尼耗能和塑性吸能等部分，弹性势能在结构卸载后就会完全释放，因此，结构的耗能将主要以阻尼耗能和塑性耗能为主，结构的耗能能力可通过荷载――位移滞回曲线一次循环中滞回环所围面积的大小来反映，即每次循环中滞回环所围面积的大小可反映结构在本次循环中消耗地震能量的多少。一般来说，滞回环所围面积越大，则说明结构的耗能能力越大，梭形的滞回曲线形状较弓形滞回曲线形状的面积大，弓形的较反S形的面积大。


　　试件1屈服前，滞回环狭长，滞回环面积很小，达到屈服强度后，滞回环面积逐渐增大，开始为弯曲型滞回环，随着位移幅值的增大，滞回环逐渐形成弓形，“捏缩现象”越来越明显，试件3和试件4滞回环的形状与试件1较为接近，与试件1相比，叠合板式剪力墙试件滞回环“捏缩”现象略为明显，且到加载后期，滞回环有向反S形过渡的趋势。试件2的滞回特征与试件1表现出一定的差别，位移幅值较小时，滞回环呈弓形，属弯剪型滞回环。随着位移幅值的不断增大和循环次数的增加，滞回环呈现出明显的反S形，试件5，试件6滞回环形状与试件1类似，由于剪力墙底部与基础表面连接部位较为薄弱，剪切滑移较大，滞回环加载后期反s形更为明显。


　 　（二）耗能指标
　　结构的耗能能力还可以通过结构的耗能系数来反映，其值表示结构消耗的地震能量，反映耗能能力大小的指标有很多，选用等效粘滞阻尼系数。及能量耗散系数的大小来比较墙体在不同阶段时的耗能能力，并作为墙体的耗能指标。试件等效粘滞阻尼系数、能量耗散系数和粘滞阻尼系数。由研究可知，现浇剪力墙与叠合板式剪力墙的耗能能力没有明显差别，两种采用不同边缘约束措施的叠合板式剪力墙耗能能力也无明显差别。


　　普通剪力墙以剪切变形为主，变形能力较小，墙体中的裂缝不能得到充分发展，一旦临界主裂缝出现即告破坏，因而耗能能力有限，各试件由屈服阶段至破坏阶段的整个试验过程中，由于裂缝的不断延伸展开，剪力墙的墙板逐渐形成以裂缝间墙体的摩擦来耗散能量的机制，从而能量耗散能力不断增大。
　　
　 　三、叠合板式剪力墙耗能分析
　　对于叠合板式剪力墙耗能的分析，做出了以下的总结：
　　(1)叠合板式剪力墙试件与全现浇剪力墙试件的破坏形态类似，两种采用不同边缘约束措施的叠合板式剪力墙试件的耗能能力与全现浇剪力墙试件无明显差异。


　　(2)采用两种不同边缘约束措施的叠合板式剪力墙试件，其破坏形态和耗能能力均未表现出明显差别，设计时可优先采用施工更为方便的暗柱形式。


　　(3)等效粘滞阻尼系数及能超耗散系数均可较好地反映墙体在不同阶段时的耗能能力，可作为墙体的耗能指标。


　　(4)试验数据显示，叠合板式剪力墙试件与全现浇剪力墙试件的粘滞阻尼系数并无显著差异，在分析计算时粘滞阻尼系数可与全现浇剪力墙取值相同。
　　
　　 结束语：
　　针对叠合板式混凝土剪力墙的耗能进行分析，可以很好的提高建筑的性能和利用率。为我国的建筑在科学技术上的发展打下一个好的基础。
　　
　 　参考文献：
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