短肢剪力墻結構的分析與設計

短肢剪力墻結構的分析與設計[摘要]短肢剪力墻結構是一種建筑結構新體系，很多問題需要不斷完善。文章首先以異型柱，短肢剪力墻構建主要的研究對象，對其的粘度和粘展度進行了深入的研究，并對兩者軸壓比進行了比較分析，對斷肢剪力墻結構的受力機理和抗震性能、破環(huán)模型和力學模型進行了詳細的研究。

[關鍵詞]異形柱短肢剪力墻力學模型塑性極限分析靜力彈塑性分析

結合靜力彈性分析結果和塑性極限的分析結果和塑性分析的結果，討論了短肢剪力墻結構梁鉸破壞機制形成的機理，研究了短肢剪力墻與梁截承載力比值和剛度比值與短肢剪力墻結構的關系，提出了短肢剪力墻實現(xiàn)梁鉸破壞機制的設計途徑。

一、研究狀況

（一）異形柱構件

異形柱是指柱肢截面高度和厚度比是3：4的T型、L型、Z型截面等截面柱體或者十字型的截面柱是由美國學者發(fā)明的，之后國內(nèi)的一些學者對異性柱進行了理論研究，并得出了有一定價值的理論。

近幾年來國內(nèi)對鋼筋混凝土異形柱結構進行了大量的實驗和分析，通過對十字結構截面混凝土在軸向力作用下進行了反復實驗，研究了這種結構的變化規(guī)律，在此基礎上采用全過程非線性的研究方法，編制了相應的驗證程序，對結構的延展性進行了理論分析，最終提出十字型混凝土結構的計算方法，并對軸壓比的結構提出了設計意見，混凝土的L形柱在不同水平放在不同荷載下進行試驗，并分析了在不同方向對L型柱的強度和延展性，建立恢復性模型.y由于異形柱截面的不對稱性在雙向受力的情況下，截面中的軸要垂直作用面，它的位置隨著截面的尺寸、混凝土強度、縱筋負載形式而改變，這就造成了實驗研究的困難。

對T型截面鋼筋混凝土雙向壓彎的正截面承載力和延展性進行了實驗對比，實現(xiàn)驗證了混凝土在雙向壓彎的正截面的承受力進行了實驗研究，驗證平均應變的平截面的承載力和延展性進行比較，通過實驗驗證平均應變的截面在給理論模型中是否成立，通過反復循環(huán)加載研究了滯回特性和延展性在實驗的基礎上采用數(shù)值積分的方法進行電算分析，揭示了T型面鋼筋混凝土雙向壓彎構件的截面承受能力和變化規(guī)律，驗證截面鋼筋混凝土雙向壓彎承受了和延展性，T型截面的延展性和承受能力和材料的強度和截面的質量都有關，在不同的條件下T型截面的延展性會有很大差異，在設計過程中最不利荷載對承受力的控制在實驗中要考慮到縱筋錨固滑移和混凝土結構的關系，在實驗的過程中可以采取數(shù)值的方法對異形柱的延展性進行全過程分析。并對三種截面的不同情況進行計算，比較得出的曲線，從而得到L性結構和T型結構的延展性，十字結構的截面雙向壓彎柱的變化規(guī)律是：隨著軸壓比的增大而減少的，隨著荷載角的變化而變化，有一定的差異性；箍筋間距對異形柱的影響很大，減少箍筋間距，延展性會有明顯提高，另外延展性還和縱筋的直徑進和混凝土的強度有一定關系，可以采用非線性的研究方法進行研究，在試驗的過程中要考慮到混凝土的機構關系和箍筋對延展性的影響，運用數(shù)值的研究方法對異形柱的的延展性進行分析，利用三種截面進行相關計算，在計算的過程中要考慮到和荷載角的問題，利用數(shù)值分析得出M-N曲線，從而發(fā)展延展性和受力的規(guī)律，要建立一種合理的鋼筋混凝土模型，以曲率和截面為變化參數(shù)，采用數(shù)值的方法對鋼筋混凝土的柱狀結構進行非線性分析，得到彎矩和曲率，在得到的曲線基礎上對混凝土的顯性進行分析，得出變化規(guī)律并和得到的數(shù)值研究方法得到的變化曲線進行對比和兩者的計算結果相比較，通過實驗可以看出，利用數(shù)值方法分析異形柱的延展性可以得出構建力矩和曲率的關系，之后進行研究箍筋和軸壓比等因素對異形柱的強度和延展性性能的影響，文章對破換異形柱的全過程進行了分析，并對影響因素探討，對框架結構而言，柱的延展性可以有效的耗散地震的能量，能夠防止框架的倒塌，對異形柱的穩(wěn)定性有重要作用。

軸壓比是影響混凝土的重要指標，由于異性相互的剪力中心與截面不重合。剪應力可以使混凝土柱先于普通矩形軸的構建出現(xiàn)裂縫，產(chǎn)生腹剪破壞。異形柱的延展性要比矩形柱的延展性要低，所以對異形柱的延展性要嚴格控制，而且要嚴格控制異形柱的軸壓比，一些學者異形柱的軸壓比進行了研究但是沒確定的結論，文章通過對異性柱的非線性分析，給出了軸壓比的最大比值。

二、短肢剪力墻的構件

短肢剪力墻是指墻肢截面的高度和厚度之比在5：8的剪力墻，截面的厚度不能小于200mm，一般的剪力墻是指橫截面的高度和厚度比在8的剪力墻，一般肢厚度可以取200-300之間，肢長在800-2500mm，布置在房間分隔墻的交點處，也可以再內(nèi)墻和外墻的交接處，墻體轉角處和外墻連接處，要根據(jù)阻力的大小和分隔墻相交的特點防止一定數(shù)量的短肢墻，并在各個墻肢間設置連梁，把這些墻組成一個整體。

短肢強實質是異形柱過渡要剪力墻的一種間接形式，所以異形柱和短肢剪力墻要根據(jù)墻肢的厚度比和厚度比是4：1或者6：1的L型截面的短肢剪力墻配筋率對構件破環(huán)形態(tài)和極限荷載的影響，分析各種因素對延展性的影響，在實驗的基礎上得出異形柱的計算公式，并得出異形柱的一些結論。從實驗中可以看出：橫截面短肢剪力墻容易受到腹板剪板被破壞是因為截面兩端有翼緣的緣故，抗彎力臂較大增加了截面的抗彎能力，剪力是依靠腹板來抵抗，翼緣對抗剪的作用不是很大，腹板的抗剪能力和截面的抗彎能力相比有一定的不同，在沒有箍筋加密的區(qū)域中結構的剪力很容易被破壞，在6個截面短肢剪力墻中有5個剪力被破壞，另一個在是在剪切破壞階段，增加箍筋配筋率，可以增加異形柱的抗剪承載力和延展性，在工程設計中對于墻肢高厚比在1：4型截面短肢剪力墻可以增加箍筋的密度，增加短肢剪力墻的承載能力可以很好改善延展性；截面短肢剪力墻，由于截面的不對稱性；L形截面短肢剪力墻，由于截面的不對稱，翼緣在一定的壓力下對構件的抗彎強度有一定的提升作用，在實驗中翼緣始終處于復壓狀態(tài)，對翼緣的截面剪力墻影響不大。

三、短肢剪力墻結構體系

在高層住宅中，由于房屋的高度增加，結構的層的剛度會明顯增加，才能符合抗震性的要求，可以增大異形柱的橫截面的面積，形成短肢剪力墻。短肢剪力墻和異形柱混合構成短肢剪力墻為主的結構體系，就是短肢剪力墻。

短肢剪力墻的結構體系特點：短肢剪力墻結構和一般的住宅區(qū)，具有一些鮮明的特點：（1）在高層住宅中，和傳統(tǒng)的框架的剪力墻結構體系相比，短肢剪力墻結構有很多優(yōu)點：墻肢和梁能被隱蔽，結構布置靈活，短肢剪力墻的數(shù)量要依據(jù)抗力而定，數(shù)量不確定，肢體長短沒有具體的規(guī)定，通過不同的尺寸調整剛度的中心位置，傳統(tǒng)的框架剪力墻結構平面比較復雜，結構計算起來比較困難，短肢剪力墻結構體系受力計算比較簡單。（2）在小高層住宅中和一般的剪力墻結構相比，短肢剪力墻有更高的承載能力。因為墻體過長會導致配筋的數(shù)量增加，增加剪力墻結構墻的剛度提升抗震性能。

結束語：

短肢剪力墻結構的靜力彈塑性分析是實現(xiàn)基于性能的抗震性能的抗震設計方法的分析工具，文章主要對短肢剪力墻結構的破壞機制、形變過程、變形過程、結構延展性進行相關研究。首先要以主軸和副軸的等效為原則，同時要建立短肢剪力墻的彈性力學模型。

參考文獻

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