钢筋混凝土剪力墙建模及分析
PKPM中型钢混凝土剪力墙的建模及计算处理

PKPM中型钢混凝⼟剪⼒墙的建模及计算处理PKPM中型钢混凝⼟剪⼒墙的建模及计算处理徐飞略中国建筑科学研究院PKPM⼯程部深圳分部2009年7⽉这⾥指的型钢混凝⼟剪⼒墙,主要是以下三类1. 在剪⼒墙端柱(边框柱)内配置型钢2.在剪⼒墙内布置型钢柱(暗柱)3.在剪⼒墙内布置型钢梁或者钢斜撑剪⼒墙内配置型钢,两者共同⼯作,对提⾼结构的整体受⼒性能,如延性和承载⼒有较⼤帮助。
型钢混凝⼟剪⼒墙的计算及配筋主要有两个问题:⼀是型钢与混凝⼟作为⼀个整体,其截⾯抗弯、抗剪及轴向刚度的计算⽅法。
《型钢混凝⼟组合结构技术规程》(JGJ138-2001)给出了型钢混凝⼟剪⼒墙截⾯刚度的近似计算⽅法。
型钢混凝⼟剪⼒墙的计算及配筋主要有两个问题:⼆是型钢混凝⼟剪⼒墙的配筋⽅法,型钢规程中给出了型钢混凝⼟剪⼒墙正截⾯和斜截⾯承载⼒的计算⽅法,即已知墙的内⼒、型钢截⾯及位置和剪⼒墙腹板内配筋,可以计算出剪⼒墙端部的配筋。
程序可⾃动搜索型钢柱,按照该⽅法计算出端部钢⾻周围所需配筋⾯积及剪⼒墙腹板内抗剪⽔平分布筋⾯积。
⼀、剪⼒墙端柱内布置型钢⾼规规定,对于特⼀级抗震的框⽀落地剪⼒墙的底部加强部位,其边缘构件中宜配置型钢,以提⾼延性。
转换梁型钢柱特⼀级抗震墙⼀、剪⼒墙端柱内布置型钢?建模时,截⾯选择型钢混凝⼟柱,将其布置到剪⼒墙的端部节点上,以便配筋时程序⾃动搜索到端柱。
截⾯刚度计算---⽬前仍为柱、墙分开计算⼀、剪⼒墙端柱内布置型钢配筋时,程序⾃动搜索剪⼒墙两端的型钢端柱尺⼨及内部型钢⾯积,将两者⼀起作为⼀个截⾯,按照《型钢规程》8.1.1偏⼼受压公式计算出型钢柱内的配筋。
⼀、剪⼒墙端柱内布置型钢同时按照《型钢规程》8.1.6条计算斜截⾯受剪承载⼒。
⼆、剪⼒墙内布置型钢柱1、当剪⼒墙墙肢与其平⾯外⽅向的楼⾯梁连接时,为了控制剪⼒墙的平⾯外弯矩,可在墙内设置型钢。
2、对于钢与混凝⼟混合结构,7度及以上抗震设防时,宜在楼⾯钢梁或型钢混凝⼟梁与钢筋混凝⼟筒体交接处及筒体四⾓设置型钢柱。
《2024年M型钢-混凝土组合剪力墙抗震性能有限元分析》范文

《M型钢-混凝土组合剪力墙抗震性能有限元分析》篇一一、引言随着建筑结构的不断发展和进步,M型钢-混凝土组合剪力墙作为一种新型的建筑结构形式,在高层建筑、桥梁等大型建筑中得到了广泛的应用。
这种组合结构形式在抗震方面表现出了优异的性能,但其在不同地震作用下的响应和破坏机理仍需进一步研究和探讨。
因此,本文采用有限元分析方法,对M型钢-混凝土组合剪力墙的抗震性能进行了深入的研究和分析。
二、模型建立与参数设置1. 模型建立本文采用有限元软件进行建模。
根据实际工程中的M型钢-混凝土组合剪力墙结构形式,建立了相应的有限元模型。
模型中考虑了M型钢与混凝土的相互作用,以及剪力墙的几何尺寸、配筋情况等因素。
2. 参数设置在有限元分析中,为了全面了解M型钢-混凝土组合剪力墙的抗震性能,设置了不同的地震作用、不同配筋率、不同混凝土强度等参数进行模拟分析。
同时,还考虑了材料非线性和几何非线性等因素的影响。
三、有限元分析结果1. 地震作用下的响应在地震作用下,M型钢-混凝土组合剪力墙表现出了一定的延性和耗能能力。
随着地震作用的增大,剪力墙的位移逐渐增大,但整体上仍保持了较好的稳定性和承载能力。
同时,M型钢与混凝土的相互作用使得剪力墙的抗震性能得到了进一步提高。
2. 配筋率和混凝土强度的影响配筋率和混凝土强度是影响M型钢-混凝土组合剪力墙抗震性能的重要因素。
随着配筋率的增加,剪力墙的承载能力和延性得到了提高,但过高的配筋率可能会导致材料浪费和成本增加。
而混凝土强度的提高则能够增强剪力墙的抗侧移能力和耗能能力,但也会增加结构的脆性。
因此,在实际工程中需要根据具体情况进行合理的配筋和混凝土强度设计。
3. 破坏机理分析在地震作用下,M型钢-混凝土组合剪力墙的破坏机理主要包括钢筋屈服、混凝土开裂和剥落等。
在有限元分析中,可以观察到这些破坏现象的发生和发展过程。
同时,通过分析剪力墙的应力分布和变形情况,可以进一步了解其破坏机理和抗震性能。
PKPM中型钢混凝土剪力墙的建模及计算处理

PKPM中型钢混凝土剪力墙的建模及计算处理简介:中型钢混凝土剪力墙是一种常用的结构形式,具有良好的抗震性能。
PKPM(Pikawu特级专业版)是一款常用的结构分析与设计软件,可以进行中型钢混凝土剪力墙的建模和计算处理。
本文将详细介绍PKPM中型钢混凝土剪力墙的建模与计算处理步骤。
建模过程:1.梁柱节点处的建模:首先,在PKPM中选择合适的单位制和工况,创建新的工程文件。
其次,按照实际设计中的尺寸,在PKPM中选择相应的梁柱截面,并按照设计要求进行材料设定。
2.剪力墙建模:在PKPM中选择"墙单元"进行建模,根据设计尺寸输入墙单元的起点和终点坐标,并设置剪力墙厚度。
3.钢筋布置:根据设计要求,在PKPM中选择"构件"-"纵筋",对墙单元进行纵向钢筋布置。
可以采用自动生成纵筋功能,也可以手动输入纵筋参数。
4.剪力墙属性设定:设置剪力墙的属性参数,包括抗震设计参数、截面性质、材料设定等。
其中,抗震设计参数根据规范要求进行设定。
5.边界约束条件设定:根据实际结构梁柱节点的约束条件,对PKPM中的节点进行约束设定。
6.荷载设定:在PKPM中选择"荷载"进行荷载设定,根据实际设计要求输入荷载参数。
计算处理:1.构型调整:PKPM可以进行构型调整,根据实际设计要求对剪力墙进行调整,并重新计算。
2.变形分析:运行PKPM的弹性分析功能,根据实际荷载条件进行变形分析。
3.截面验算:PKPM可以根据截面弯矩和剪力情况进行验算。
根据设计要求进行截面协调。
4.抗震验算:PKPM可以进行抗震验算,在设计地震动作用下进行抗震验算,计算墙单元和节点的内力、变形等。
5.结果输出:PKPM可以输出计算结果,包括节点荷载、截面验算结果、抗震验算结果等。
总结:PKPM中型钢混凝土剪力墙的建模及计算处理步骤包括梁柱节点的建模、剪力墙的建模、钢筋布置、剪力墙属性设定、边界约束条件设定、荷载设定等。
高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计分析

高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计分析钢筋混凝土剪力墙结构是一种常见的高层建筑结构形式,用于提高建筑的抗震性能和整体稳定性。
本文将以一座高层建筑为例,对其钢筋混凝土剪力墙结构的设计和分析进行详细介绍。
1. 建筑概况本案例建筑为一座32层高的住宅兼商业综合体,总高度约为120米,地上建筑面积为8万平方米。
建筑设计采用双核心筒结构,主要建筑材料为混凝土和钢筋。
2. 结构形式3. 剪力墙位置和大小的确定进行剪力墙结构设计前,需要先确定墙体的位置和大小。
为了保证建筑的整体安全性和稳定性,剪力墙的布置应均匀分布在建筑两个核心筒周围和建筑外围的墙体上。
剪力墙的大小由不同的设计参数决定,如墙体的宽度、高度、深度、钢筋直径、间距等。
在确定剪力墙大小时,需要进行多次计算和分析,以保证其承受建筑各种力的能力。
4. 剪力墙结构设计的计算方法剪力墙结构设计需要按照国家相关标准进行计算。
在国家标准中,建筑的抗震等级分为5级,不同抗震等级的建筑需要采用不同的设计参数。
基本的剪力墙设计计算包括以下几个步骤:(1) 墙体的受力分析;(2) 墙体设计参数的确定,包括墙体的厚度、高度、加强筋数量和直径等;(5) 墙体的钢筋配筋图纸的绘制。
5. 结构分析和优化剪力墙结构设计完成后,还需要进行结构分析和优化。
结构分析可以采用有限元分析等方法,通过模拟各种荷载情况,分析结构的应力、变形等参数,对设计进行验证和修正。
结构优化则可以根据分析结果进行设计参数的调整,以达到更优的设计效果。
6. 结束语钢筋混凝土剪力墙结构是一种常见的高层建筑结构形式,具有良好的抗震和稳定性能。
在设计和分析过程中,需要进行多方面的考虑和计算,以保证设计更为科学和合理,为建筑的安全运行提供有力保障。
高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计分析

高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计分析高层建筑的结构设计是一个复杂而重要的过程,其中剪力墙作为一种常见的结构形式,在抵抗水平荷载和提高整体结构刚度方面扮演着重要角色。
本文将对高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构的设计分析进行探讨。
一、设计概述钢筋混凝土剪力墙是一种由高强度混凝土墙体和布置有纵向和横向钢筋的结构形式。
其主要作用是承担建筑垂直荷载和抵抗水平力的作用。
在设计过程中,需要考虑墙体的布置、钢筋的配置以及与其他结构部件的连接等因素。
二、荷载计算在设计钢筋混凝土剪力墙结构时,首先需要对荷载进行计算。
荷载包括建筑自重、活荷载、风荷载以及地震荷载等。
根据国家相关规范和标准,可以确定各种荷载的设计值,并根据建筑的具体情况进行合理的分析。
三、剪力墙布置剪力墙的布置对结构的抗震性能和稳定性至关重要。
在设计中,需要根据建筑的平面布置和结构平面形态来确定剪力墙的位置和数量。
一般而言,剪力墙应该沿建筑的主要方向布置,并尽量平均分布在建筑平面上,以确保结构的整体均衡性。
四、钢筋配置钢筋的配置也是设计过程中的重要环节。
合理的钢筋配置可以增加结构的刚度和强度,提高抗震性能。
根据设计要求和荷载计算结果,可以确定剪力墙中纵向和横向钢筋的布置方式和数量。
此外,还需要考虑钢筋的直径和间距等参数,以确保钢筋的承载力和粘结力满足设计要求。
五、连接设计高层建筑的结构部件需要具备良好的连接性能,以确保整体结构的稳定性。
在剪力墙的设计中,需要考虑墙体与其他部件(如楼板、柱子等)之间的连接方式和细节。
合理的连接设计可以提高结构的刚性,防止产生剪切破坏和位移滑移等问题。
六、结构分析在剪力墙的设计中,需要进行结构的强度和刚度分析。
利用数值计算方法和相关软件,可以模拟不同工况下剪力墙的受力情况,分析墙体的应力和变形。
通过对结构的全面评估,可以确保剪力墙设计的安全性和合理性。
七、施工要求最后,在设计完成后,需要针对剪力墙结构的施工过程进行详细规定。
包括混凝土浇筑、钢筋安装、模板拆除等方面的要求,以确保施工工艺的科学性和有效性。
盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模

盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模(原创版)目录1.盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模的意义和背景2.钢混凝土剪力墙的结构特点和设计要点3.建模过程中的关键技术和方法4.建模后的效果和应用5.总结正文一、盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模的意义和背景随着我国建筑行业的发展,高层建筑越来越多,结构也越来越复杂。
作为建筑结构的重要组成部分,剪力墙在承担建筑的重量和抵抗外部荷载方面起着关键作用。
钢混凝土剪力墙由于其良好的抗震性能和经济性,被广泛应用于高层建筑中。
盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模,旨在通过数字化手段,提高剪力墙设计的准确性和效率,为建筑行业的发展做出贡献。
二、钢混凝土剪力墙的结构特点和设计要点钢混凝土剪力墙是由钢筋混凝土墙和钢板组成的复合墙体,具有良好的抗震性能和承载能力。
在设计过程中,需要考虑以下几个要点:1.墙段长度和厚度:根据建筑的高度、宽度和结构形式,合理确定墙段长度和厚度,以确保剪力墙的稳定性和经济性。
2.钢筋配置:合理配置钢筋,可以提高剪力墙的抗震性能和承载能力。
在设计过程中,需要考虑钢筋的种类、规格和布置方式。
3.钢板配置:钢板是剪力墙的重要组成部分,其质量直接影响剪力墙的抗震性能。
在设计过程中,需要考虑钢板的种类、规格和布置方式。
4.混凝土强度等级:混凝土强度等级是影响剪力墙承载能力的重要因素。
在设计过程中,需要根据工程实际情况,合理选择混凝土强度等级。
三、建模过程中的关键技术和方法在建模过程中,需要采用以下关键技术和方法:1.三维建模:通过三维建模软件,建立钢混凝土剪力墙的三维模型,直观地展示剪力墙的结构形式和几何尺寸。
2.参数化设计:通过参数化设计,实现剪力墙的快速设计和优化,提高设计效率和准确性。
3.数据交换和共享:通过数据交换和共享技术,实现不同专业之间的协同设计,提高设计质量和效率。
四、建模后的效果和应用建模后,可以实现以下效果和应用:1.提高设计质量:通过数字化手段,提高剪力墙设计的准确性和效率,降低设计错误和返工率。
盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模

盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模一、引言随着我国建筑行业的不断发展,钢混凝土结构因其良好的力学性能和优越的抗震性能而在建筑工程中得到了广泛应用。
中型钢混凝土剪力墙作为钢结构体系的重要组成部分,对其进行建模分析具有重要意义。
本文将探讨中型钢混凝土剪力墙的建模方法,并以实际案例进行分析,以期为相关领域的研究和工程实践提供参考。
二、中型钢混凝土剪力墙建模方法1.参数设置在进行中型钢混凝土剪力墙建模时,首先需要设定相关参数。
包括材料属性、几何参数、加载工况等。
其中,材料属性主要包括钢和混凝土的弹性模量、泊松比、密度等;几何参数包括墙厚、墙高、钢材规格等;加载工况包括地震作用、风荷载等。
2.模型建立在参数设置完成后,采用相关软件进行模型建立。
模型可分为两部分:钢结构部分和混凝土部分。
钢结构部分主要包括钢梁、钢柱和钢板;混凝土部分主要包括剪力墙和楼板。
建模时,应注意确保各部分的连接关系符合实际情况。
3.计算分析模型建立完成后,进行计算分析。
计算分析主要包括结构的内力分析、位移分析、屈曲分析等。
在计算过程中,应根据实际工程需求选择合适的计算方法,如弹性分析、弹塑性分析或非线性分析。
4.结果验证为保证计算结果的准确性,需要对计算结果进行验证。
验证方法包括与实际工程数据对比、与相关规范要求对比等。
通过结果验证,可以发现模型建立和计算过程中的不足之处,为后续优化提供依据。
三、建模过程中的关键技术1.钢混凝土材料性质钢混凝土材料的性质对结构性能具有重要影响。
在进行建模时,需要充分考虑钢混凝土材料的力学性能、耐久性能和防火性能等因素。
2.剪力墙几何参数剪力墙几何参数的正确设置对结构分析和设计至关重要。
在建模过程中,应根据实际工程需求合理设置剪力墙的厚度、高度以及钢材规格等几何参数。
3.加载工况设置加载工况设置合理性直接关系到结构计算结果的准确性。
在进行加载工况设置时,应充分考虑工程实际受力情况,合理设定地震作用、风荷载等加载工况。
盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模

盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模摘要:I.引言- 介绍盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模- 阐述其在建筑结构中的重要性II.中型钢混凝土剪力墙的定义和特点- 解释中型钢混凝土剪力墙的定义- 描述其结构特点III.盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模过程- 详细说明建模过程- 解释为什么这个过程是必要的IV.盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模软件- 介绍盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模软件- 阐述其优点和功能V.盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模结果- 展示建模结果- 解释这些结果的含义VI.结论- 总结文章的主要内容- 强调盈建科中型钢混凝土剪力墙在建模中的重要性正文:盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模是一个复杂的过程,需要对建筑结构有深入的了解。
在这个过程中,首先需要定义和了解中型钢混凝土剪力墙的特点。
中型钢混凝土剪力墙是由钢材和混凝土组成的,其特点是强度高、刚度大、重量轻。
这种结构在建筑结构中扮演着非常重要的角色,可以承受大量的垂直和水平荷载。
因此,对于这种结构的建模非常关键,可以保证建筑物的稳定性和安全性。
盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模过程包括几个步骤。
首先,需要收集和整理相关的设计资料和数据,包括建筑物的尺寸、材料性能、荷载情况等。
其次,需要根据这些数据和资料进行结构分析,确定结构的形态和尺寸。
最后,需要使用相应的建模软件进行建模,并验证模型的准确性和可靠性。
盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模软件是专门为此类结构设计的,可以提供全面的功能和高效的建模过程。
该软件可以自动完成大部分建模工作,减少人工错误和时间成本。
同时,该软件还可以进行可视化展示和分析,方便设计师进行模型调整和优化。
通过盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模,可以得到准确、可靠的结构模型,为建筑物的设计、施工和使用提供重要的支持。
建模结果可以帮助设计师更好地了解建筑物的性能和限制,从而优化设计方案,提高建筑物质量和安全性。
综上所述,盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模在建筑结构设计和施工中扮演着重要的角色。
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ABAQUS中的钢筋混凝土剪力墙建模曲哲2006-5-29一、试验标定选用ABAQUS中的塑性损伤混凝土本构模型,分离式钢筋建模,建立平面应力模型模拟钢筋混凝土剪力墙的单调受力行为。
李宏男(2004)本可以提供比较理想的基准试验。
然而计算发现,该文中试验记录的初始刚度普遍偏小,仅为弹性分析结果的1/5~1/8,原因不明,故此处不予采用。
左晓宝(2001)研究了小剪跨比开缝墙的低周滞回性能,其中有一片整体墙作为对照试件,本文仅以这片墙为基准标定有限元模型。
图1:剪力墙尺寸与配筋该试件尺寸及配筋如图1所示。
墙全高750mm,宽800mm,厚75mm,墙内布有间距φ6@100的分布钢筋,墙两端设有暗柱。
混凝土立方体抗压强度为54.9MPa,钢筋均为一级光圆筋。
(a)墙体分区及网格(b)钢筋网图2:ABAQUS中的有限元模型剪力墙采用平面应力八节点全积分单元,墙上下两端各加设100mm高的弹性梁。
钢筋采用两节点梁单元,通过Embed方式内嵌于墙体内。
模型网格及外观如图2所示。
墙下弹性梁底面嵌固。
分析中,先在墙顶施加160kN均布轴压力,再在墙上方弹性梁的左端缓缓施加位移荷载。
ABAQUS中损伤模型各参数取值如表1、图3所示。
未说明的参数均使用ABAQUS默认值。
表1:有限元模型材料属性混凝土 钢筋 材料非线性模型 Damaged PlasticityPlasticity初始弹性模量(GPa )38.1 210 泊松比 0.2 0.3 膨胀角(deg ) 50 初始屈服应力(MPa ) 13 235 峰值压应力(MPa ) 44 峰值压应变(µε) 2000 峰值拉应力(MPa )3.65注:其中混凝土弹性模量为文献中提供的试验值,其余均为估计值。
(a )压应力-塑性应变曲线 (b )拉应力-非弹性应变曲线 (c )受拉损伤指标-开裂应变曲线图3:混凝土塑性硬化及损伤参数ABAQUS 的混凝土塑性损伤模型用两个硬化参数分别控制混凝土的拉压行为,同时可以分别引入受压和受拉损伤指标。
本文受压硬化曲线采用Saenz 曲线(式1),可用表1中列出的初始弹性模量、峰值应力和峰值应变唯一确定。
受拉软化曲线采用Gopalaratnam 和Shah (1985)曲线(式2),并采取江见鲸建议参数k =63,λ=1.01,如图3(b )所示。
本文模型只定义受拉损伤指标,损伤指标随开裂应变的变化如图3(c )所示,当开裂应变小于0.0014时,损伤指标线性增大,开裂应变超过0.0014后,损伤指标保持固定值0.6。
020000012cc c c E E εσεεεσεε=⎛⎞⎛⎞⎛⎞+−+⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠⎝⎠(1)e k t tf λωσ−=(2)图4比较了采用4节点单元和8节点单元得到的剪力墙荷载-位移曲线,并同时画出了文献中提供的荷载-位移骨架线。
可见8节点单元模型的计算结果较4节点单元模型更加平滑顺畅,下降段也比较稳定。
二者在达到峰值之前差别不大,但软化行为则相差较多。
这可能与基于开裂应变定义的损伤指标引入的网格依赖性有关,本文对此不做深入讨论。
与试验曲线相比,有限元分析得到的荷载-位移曲线初始刚度略大,且墙底开裂(图中1点)时刚度退化不如试验中显著,导致之后的分析结果位移偏小。
受拉侧钢筋屈服后计算得到的刚度与试验曲线比较接近,不久主斜裂缝的出现使墙的承载力进入软化段,被主要裂缝穿过的钢筋均进行屈服段。
软化过程中墙体形成了新的主斜裂缝并最终沿这条主斜裂缝破坏。
图5、6分别展示了剪力墙在受力全过程中关键点处的混凝土主拉应变和钢筋大主应力。
与试验曲线相比,计算结果刚度偏差较大,承载力基本一致。
图4:荷载-位移曲线之比较图5:混凝土主拉应变图6:钢筋大主应力二、参数讨论分析中存在两类参数。
一类是有限元模型中难以从试验直接得到的参数,比如混凝土的损伤行为等,这类参数的不确定性直接影响了有限元分析结果的可靠性,也正是因为有限元模型中经常存在这类参数,利用有限元分析的结果时才需要比较慎重,并要求设计人员具有丰富的工程经验与扎实的力学概念;另一类是试件本身的参数,比如剪跨比等。
关于这类参数的讨论有助于了解问题的机理。
现有的各种用于有限元分析的混凝土本构在模拟剪切行为时都不理想。
本文使用的ABAQUS 自带的塑性损伤混凝土本构也存在类似的问题。
下面首先讨论对上文有限元模型中的模型参数,然后再选用一套标准参数讨论剪力墙试验的试验参数。
从上文结果可以看出,4节点单元的计算结果与8节点相差不多,但可以大量节省计算成本。
故这里采用4节点单元模型进行模型参数的讨论。
(1)模型参数:以上述模型为基准,调整混凝土膨胀角、钢筋弹性模量、混凝土拉压损伤以及混凝土受拉软化曲线等参数,分析结果如图7-图11所示。
膨胀角定义混凝土的塑性流动势面在主应力空间中开口的大小,在剪切受力状态下,它严重影响体积应变的发展。
膨胀角越大,剪胀现象越严重。
从图7中可以看出,随着膨胀角从45度增加到55度,剪力墙的抗剪能力显著增强。
由于试验中总是或多或少的存在钢筋与混凝土之间界面的粘结滑移而模型中没有反映这一点,所以常有人采用折减钢筋弹性模量的方法隐式的考虑钢筋滑移的影响。
从图8可以看出,当把钢筋弹模折减为原来的一半时,剪力墙的开裂后的刚度有轻微的下降。
图9、10分别展示了混凝土的拉、压损伤指标的不同定义对剪力墙行为的影响。
图9中,less damage 曲线代表受拉损伤指标最大为0.2的模型的计算结果,more damage 曲线则代表受拉最大损伤指标为0.8的模型计算结果。
各模型中的混凝土均在开裂应变达到0.0014时达到最大损伤指标。
图9显示,受拉损伤对剪力墙的行为影响不大。
有趣的是,less damage 曲线反而比标准模型的曲线更低。
原因不详。
图10显示受压损伤对剪力墙的行为也有一定的影响,特别是当剪力墙进行承载力软化阶段以后。
混凝土的受拉软化行为对剪力墙的行为有重要的影响。
图10图例中的k 即为式(2)中控制受拉软化曲线形状的参数,k 越小,混凝土拉应力随裂缝宽度增大而减小得越慢。
由图10可见,当受拉软化较慢时,剪力墙的承载能力将得到显著提高。
由以分析可见,有限元材料本构模型中有许多难以标定的参数都可能严重影响分析结果,所以在利用有限元分析结果时应该格外谨慎。
(2)试验参数剪力墙的受力形态受高宽比(剪跨比)的影响很大。
采用与上文中矮墙完全相同的材模型,保持暗柱配筋率和墙身纵横配筋率,保持轴压比,而把墙高从750mm 改变到1600mm ,即把剪跨比从不足14所示。
图13:高墙混凝土主拉应变图14:高墙钢筋大主应力图12比较了高墙(高宽比2.0)和矮墙(高宽比0.94)在静力推覆作用下的荷载-位移曲线。
高墙承载力较低,延性较好。
从图13中可以看出,高墙的破坏形态与矮墙完全不同。
矮墙的最终破坏由主斜裂缝的滑移控制,属于剪切破坏;而高墙则发生弯曲破坏。
下面分别讨论轴压比、分布配筋率和约束构件配筋率对矮墙受力性能的影响。
(a )轴压比图15(a )比较了不同轴压比下矮墙的荷载-位移曲线。
明显的趋势是,随着轴压比的增高,墙的抗剪承载力提高,延性下降。
图15(b )和(c )对比了不同轴压比下破坏主斜裂缝的角度。
当轴压比较高时,主斜裂缝倾角明显增大,这符合经验。
(b )低轴压比墙斜裂缝 (c )高轴压比墙斜裂缝图15:轴压比对剪力墙的影响(b )分布筋配筋率墙内分布钢筋可以有效抑制斜裂缝的发展,提高墙的抗剪承载力。
图16显示了这一变化。
随着分布钢筋配筋率的增大,墙的承载力显著提高,延性也有增强。
并且当分布筋配筋率较高时,墙的破坏模式也发生了变化。
图17显示了较高配筋率墙体的破坏过程。
对于分布筋配筋率较高的墙体,墙身剪切斜裂缝得到有效抑制。
随着墙体侧称的不断增大,墙根部裂缝得不到边缘约束构件中纵筋的有效约束(边缘纵筋已屈服),此处裂缝不断张开并横向扩展,最终墙底部被整体剪坏。
图17:高分布配筋率墙体的主拉应变发展过程(c )暗柱配筋率如图18所示,增大边缘约束构件的配筋率,可以增大墙的抗侧刚度,但这方面的效果不明显。
配筋较多的边缘约束构件反而降低了墙的抗剪承载力,但延性有所改善。
同时,高配筋的边缘约束构件增大了墙整体的纵向配筋率,从而增大了矮墙斜裂缝的倾角。
b )弱边缘约束墙斜裂缝 (c )强边缘约束墙斜裂缝图18:边缘约束构件对剪力墙的影响参考文献ABAQUS (2003). ABAQUS Analysis User ’s Manual. US: ABAQUS, Inc.李宏男,李兵 (2004). “钢筋混凝土剪力墙抗震恢复力模型及试验研究.” 建筑结构学报 25, no. 5: 35-42.江见鲸,陆新征,叶列平(2005). “混凝土结构有限元分析”.清华大学出版社,北京 左晓宝, 戴自强,李砚波(2001). “改善高强混凝土剪力墙抗震性能的试验研究.” 工业建筑 31, no. 6: 37-39.。