关于剪力墙连梁设计的探讨

在剪力墙和框架-剪力墙结构中,墙肢之间、墙肢与框架柱之间的连系梁称为连梁。分析了剪力墙结构连梁的工作原理和破坏形式,提出了连梁的概念设计方法和抗震措施。     

框架-核心筒结构连梁变形特性研究

针对框架-核心筒结构联肢剪力墙的特点,提出根据相邻左、右墙肢变形确定连梁变形的计算方法。分别对高度为180m和300m的框架-核心筒结构进行在多遇地震和罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析,考察连梁在整体结构中的变形情况。在多遇地震作用下,连梁刚度较大,左、右墙肢在倾覆力矩作用下的拉、压变形较大,大部分连梁的变形角明显小于结构的层间位移角。结构加强层对附近楼层变形具有明显的抑制作用,连梁变形很小。在罕遇地震作用下,连梁刚度退化显著,左、右墙肢在倾覆力矩作用下的拉、压变形减小,大部分连梁的变形角大于结构的层间位移角。在不同地震波作用下连梁的变形差异显著,在罕遇地震作用下的最大变形角可达1/40。在进行结构抗震设计时,应保证连梁具有足够的塑性变形能力。     

钢连梁-钢板混凝土组合剪力墙组合件抗震性能试验研究

为进一步提高联肢剪力墙结构的抗震性能,提出了一种改进型钢连梁-钢板混凝土组合剪力墙混合结构.通过对5个1/2缩尺连梁-墙肢组合件的低周往复加载试验,研究了钢连梁跨高比和加劲肋布置等因素对组合件抗震性能的影响.研究表明:组合件塑性变形均集中在易更换的钢连梁上,墙肢和节点部位损伤程度较低,有利于实现结构罕遇地震作用后的功能...     

短肢剪力墙结构抗震性能及改善方法研究

短肢剪力墙结构由于布置灵活,能充分发挥墙肢的承载力,从而节约材料,特别适用于高层住宅建筑,但短肢剪力墙结构抗震性能较差。采用Nosa CAD软件对短肢剪力墙结构进行弹塑性时程分析,研究其在7度罕遇地震作用下的抗震性能,并通过提高墙身配筋率及采用耗能连梁改善结构抗震性能。分析结果表明:在罕遇地震作用下,提高墙身配筋率能明显减轻剪力墙的损伤;采用耗能连梁,结构基本动力特征几乎不变,耗能连梁可以耗散结构部分能量,大幅减少结构中屈服和压碎梁的数量,且耗能连梁的损伤集中于可更换的连梁阻尼器部位,便于震后修复更换。     

框架-剪力墙结构中避免剪力墙墙肢偏心受拉的设计调整

工程设计人员在框架-剪力墙结构的设计中,往往发现部分剪力墙的墙肢即使在多遇地震作用的组合下也会处于偏心受拉状态,且这一现象较为普遍。双肢剪力墙中剪力墙的墙肢出现小偏心受拉时,可能会在墙肢底部出现水平通缝,出现大偏心时也会造成剪力墙刚度退化。本文通过对工程案例中的剪力墙连梁刚度折减系数、墙肢长度、剪力墙洞口大小及墙厚等设计因素的调整,探讨了避免受拉现象产生的途径,以期降低剪力墙偏心受拉对结构安全性的不利影响。研究表明:随着剪力墙承担的倾覆力矩增大,剪力墙墙肢的偏拉程度越发严重;在结构设计中,考虑剪力墙相邻墙肢的整体作用更为合理。     

考虑几何参数影响的联肢剪力墙抗震性能研究

耦联比是反映联肢剪力墙墙肢与连梁的耦合作用程度的重要参数。然而,耦联比与结构体系的非线性特征高度相关,导致在结构初步设计阶段难以确定。因此,有必要引入在初步设计阶段即可方便确定的其他参数。本研究采用连梁跨高比和墙肢高宽比来代替耦联比,设计了9个联肢剪力墙原型结构,利用增量动力分析方法,研究了连梁跨高比和墙肢高宽比对钢筋混凝土联肢剪力墙地震易损性特征和极限承载力的影响。采用双因子二次响应面法进一步揭示了连梁跨高比和墙肢高宽比的组合对联肢剪力墙整体性能的影响,得到响应变量的最优值,并利用曲线拟合找出连梁跨高比和墙肢高宽比最优关系。结果表明,连梁跨高比和墙肢高宽比可以有效地作为耦联比的补充,在初步设计阶段作为衡量钢筋混凝土联肢剪力墙的整体抗震性能的参数。     

联肢钢-混凝土组合剪力墙端板螺栓式钢连梁抗震性能研究

我国高层建筑已经进入广泛应用钢-混凝土组合剪力墙的阶段。由钢-混凝土组合墙肢耦合而成的联肢组合墙中,由于钢构件预埋于墙肢边缘区域,给传统连梁的应用带来了困难。为了开发出适用于联肢钢-混组合剪力墙的连梁形式,将钢结构中常用的端板螺栓连接构造引入,利用其构造简单、易于施工且抗震性能良好的优点,连接钢连梁与组合剪力墙。以连梁长细比为主要参数,设计并制作5个采用端板螺栓连接的双肢组合剪力墙试件和1个传统直插式的小比例双肢钢筋混凝土剪力墙试件,进行低周往复拟静力加载试验,以考察端板螺栓连接钢连梁的受力特征、滞回性能、刚度与强度退化特征以及破坏模式。利用有限元分析方法对试验过程进行数值模拟并与试验结果对比。结果表明,端板螺栓连接钢连梁能够达到较高的延性水平和较大的耗能能力,刚度、强度退化不明显。试验加载过程的剪力-侧向位移骨架曲线与有限元分析结果吻合较好。     

高烈度区联肢墙抗震优化设计方法

近年来,由于大量超高层建筑的兴建,联肢剪力墙结构体系被广泛采用。其中混合联肢剪力墙由于结合了钢和混凝土材料的优点,抗震性能较传统的联肢剪力墙有了明显改善,已成为近年来的研究重点。对国内外混合联肢剪力墙的试验研究以及分析等进行了综述,详细回顾了过去几十年混合联肢墙(包括钢连梁联肢墙,可更换连梁联肢墙以及钢桁架连梁联肢墙)的发展,并对混合联肢剪力墙的进一步研究和设计做了展望。     

带钢连梁混合双肢剪力墙结构抗震性能参数分析

随着高层建筑飞速发展,剪力墙结构普遍应用。传统的RC剪力墙刚度较大,延性不足,不利于结构抗震。带钢连梁混合双肢剪力墙结构是一种新型高效的抗侧力结构,由钢连梁来代替RC连梁,并将梁端嵌入钢筋混凝土剪力墙墙肢内而形成。利用大型有限元软件ANSYS进行带钢连梁混合双肢剪力墙结构在单调水平荷载作用下的抗震性能参数分析。研究结果可为其抗震设计提供理论参考,并加快其工程应用。     

高层剪力墙中连梁设计建议和配筋计算

在剪力墙结构和框架一剪力墙结构中，连接墙肢与墙肢，墙肢与框架柱的梁称为连粱。连梁一般具有跨度小、截面大，与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。一般在风荷载和地震荷载的作用下，连梁的内力往往很大。此外，高层建筑中，由于连梁两端墙肢的不均匀压缩，会引起连梁两端的竖向位移差，这也将在连梁内产生内力。在设计时，即使采取降低连梁内力的各种措施，如：增大剪力墙的洞口宽度，在连梁中部开水平缝，在计算内力和位移时对连梁刚度进行折减，对局部内力过大层的连梁进行调整等，仍难使连梁的设计符合要求。基于这种情况，本人结合工作中的经验提出连梁设计的几个建议，并且讨论连梁设计时的配筋计算。     

现代建筑中剪力墙结构施工技术分析

现浇砼剪力墙结构是近年来我国住房和城乡建设部大力推广的一种新兴工艺。其最根本的优点是结构合理,建筑物的受力均匀,建筑物更加稳定。在剪力墙结构和框架—剪力墙结构中,连接墙肢与墙肢,墙肢与框架柱的梁称为连梁。连梁一般具有跨度小、截面大,与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。     

双阶屈服钢连梁联肢剪力墙体系的小震消能减震设计方法

提出了一种应用于联肢剪力墙体系的新型钢连梁,称之为双阶屈服消能钢连梁,并且在此基础上提出了基于小震消能的双阶屈服钢连梁联肢剪力墙体系的抗震设计方法。该新型钢连梁由两部分并联而成,分别是发生剪切屈服的核心板梁和发生弯曲屈服的外套箱形梁。在小震作用下,剪切屈服板梁进入塑性,发挥消能减震作用,弯曲屈服梁保持弹性从而保证结构的整体刚度。在中震及大震作用下,剪切屈服梁和弯曲屈服梁同时进入塑性,发挥更大的消能作用,使主体结构免遭过大的地震损伤。在合理考虑第1阶屈服力和第2刚度与第1刚度比的基础上,提出了针对双阶屈服钢连梁联肢剪力墙体系的小震消能减震设计方法.根据该方法设计了一个20层的双阶屈服消能钢连梁联肢墙结构,最后通过弹塑性时程分析验证了该方法的合理性。     

短肢剪力墙延性设计的仿真分析

通过分析短肢剪力墙的破坏机理,在＂强肢弱梁,强剪弱弯＂设计思想的指导下,从连梁与墙肢两方面提出了延性设计的措施与方法,从而确保短肢墙结构的整体性,提高延性,增强结构抵御地震的能力。     

海口双子塔-南塔核心筒设计与研究

为了提高结构抗震性能,海口双子塔-南塔核心筒在底部范围、伸臂桁架相关范围、顶部范围采用钢板混凝土剪力墙,探讨了型钢钢板对核心筒剪力墙的影响,伸臂桁架设置位置对墙肢拉应力的影响。通过对结构进行地震作用下的等效弹性分析,确定剪力墙墙肢内的型钢截面尺寸、钢板截面尺寸及配筋面积;通过对结构进行动力弹塑性时程分析,研究在罕遇地震作用下的剪力墙塑性损伤、剪力墙内型钢与钢筋的应力状态。结果表明,钢板混凝土剪力墙与普通混凝土剪力墙相比,墙肢厚度减小,墙肢拉应力满足要求;设置伸臂桁架能有效降低底部墙肢拉应力;在罕遇地震作用下墙体边缘构件型钢和纵筋、钢板均为弹性状态,部分连梁钢板达到屈服,连梁纵筋接近屈服。配置了型钢和钢板的剪力墙满足各项设计要求。     

高烈度区中小学教学楼少墙框架结构体系的抗震性能分析

以某6层中小学教学楼模型为例,采用SAP2000软件在多遇地震和罕遇地震作用下对框架结构和少墙框架结构进行弹塑性时程分析,并研究剪力墙位于不同位置处对结构抗震性能的影响。分析发现中部少墙体系的周期比最大,增加少量剪力墙结构体系在多遇地震作用下的层间位移角比纯框架结构要小得多;在罕遇地震下中角部少墙结构体系可有效降低结构扭转效应;少墙框架结构体系塑性铰出现主要是由于剪力墙与框架连梁连接的原因,要注意协调这部分配筋。研究结果表明:采用中角部少墙框架结构体系比框架结构体系抗震效果要好,通过分析对比,为今后中小学教学楼选型提供参考依据。     

联肢剪力墙钢板组合连梁抗震性能研究

连梁作为联肢剪力墙中的重要构件,能够通过塑性变形消耗地震输入的能量,降低剪力墙肢的损伤程度,是联肢墙结构多重抗震防线设计的关键。相较于传统的钢筋混凝土连梁,在连梁中内嵌钢板更能够提高连梁的延性,获得更好的受力性能,是近年来联肢剪力墙连梁研究的热点之一。以组合连梁内嵌钢板的配钢率及其与墙肢的连接方式作为试验变量,一共设计并制作了三个组合连梁试件,通过伪静力试验研究了各试件在模拟地震作用下的力学性能,并采用DIANA软件对试验的试件建模分析,将有限元分析结果与试验结果相比较,发现二者吻合较好。     

基于高效精细化连梁计算单元的高层结构核心筒地震行为模拟

钢筋混凝土联肢剪力墙和核心筒在多高层结构体系中有着广泛应用。本文基于所开发的用于钢筋混凝土连梁地震反应分析的考虑非线性剪切的纤维梁单元,结合常规不考虑非线性剪切的纤维梁单元和分层壳单元,在通用有限元软件MSC.MARC(2007r1)平台上建立了一种新的联肢剪力墙和核心筒分析模型。模型分别采用所开发连梁单元、分层壳单元和常规纤维梁单元模拟钢筋混凝土连梁、剪力墙和边缘约束构件,具有高效、准确、建模方便的特点。首先利用相关联肢墙拟静力试验验证模型的准确性。随后对一31层高的核心筒结构进行地震反应模拟,重点对地震激励过程中核心筒内各处连梁的受力规律进行了详细分析,并与采用分层壳单元的计算模型进行了对比。本文提出的联肢剪力墙、核心筒计算模型为基于通用有限元软件平台的高层结构体系弹塑性分析提供了一种新的工具。     

双阶屈服钢连梁联肢墙的参数设计和布置研究

提出了一种应用于联肢剪力墙体系的新型钢连梁,称之为双阶屈服消能钢连梁。该新型钢连梁包含两部分;发生剪切屈服的核心板梁和发生弯曲屈服的外套箱形梁。在小震作用下,剪切屈服板梁进入塑性,发挥消能减震作用,弯曲屈服梁保持弹性从而保证结构的整体刚度。在中震及大震作用下,剪切屈服梁和弯曲屈服梁同时进入塑性,发挥更大的消能作用,使主体结构免遭过大的地震损伤。双阶屈服钢连梁联肢墙体系作为一种高性能减震结构体系,与传统的混凝土连梁联肢墙体系相比,其刚度和承载力贡献都有较大的提高,并且双阶连梁的附加阻尼比贡献率在小震、中震和大震下可以分别达到28%、44%和72%。联肢墙的耦联比体现了连梁对墙肢约束作用,不同耦联比的联肢墙结构的连梁剪力沿层高分布形式不同。针对3种不同耦联比的联肢墙分析了双阶屈服钢连梁的参数设计方法和建议的布置形式,并在这些建议布置模式下,对比了普通钢连梁结构和双阶连梁结构在小震下的附加阻尼比,大震下各连梁的延性系数等指标,体现了双阶屈服钢连梁对结构的消能贡献和损伤控制。     

剪切机制耗能端板螺栓连接组合联肢剪力墙钢连梁抗震性能试验研究

将端板螺栓连接构造引入钢-混组合联肢剪力墙中,用于连接钢连梁与混凝土墙肢。设计并制作了1组(2个)小剪跨比连梁双肢组合剪力墙试件,分别采用端板螺栓连接和传统直插式的连梁-墙肢连接构造形式,进行低周往复加载试验,以研究两种连接构造形式下钢连梁与混凝土墙肢连接试件的滞回性能、刚度与承载力退化特征以及破坏模式。试验结果表明:用端板螺栓连接代替直插式连接构造,能够有效减轻钢连梁-墙体连接区域混凝土损伤程度,屈服后非线性变形主要集中在钢连梁端部,且钢连梁能够达到美国AISC 341-05规范要求的0.08 rad非线性转角限值,充分发挥滞回耗能作用,刚度、承载力退化不明显,延性好,与传统直插式钢连梁-墙肢连接具有相同甚至更好的抗震性能。     

双肢型钢混凝土短肢剪力墙抗震性能试验及数值模拟

通过一榀双肢实腹式型钢混凝土短肢剪力墙模型试件的低周反复荷载试验,揭示该类双肢墙的破坏机制及抗震性能.试验结果表明:试件从型钢混凝土连梁屈服形成塑性铰,再到墙肢屈服发生破坏;试件延性系数、等效黏滞阻尼系数分别为3.58和0.191,表明该类双肢墙结构的破坏表现为强墙肢弱连梁型,具有较好的抗震性能.考虑到连梁破坏时只有少许黏结裂缝,兼顾双肢墙结构计算效率,有限元建模时不考虑型钢界面黏结滑移影响,计算结果可满足工程要求.采用型钢混凝土梁连接的型钢混凝土短肢剪力墙抗震性能要优于钢筋混凝土梁.