基于洞口大小、形状和排列方式对钢筋混凝土剪力墙刚度和应力影响的研究

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钢筋混凝土剪力墙结构是在高层建筑中应用十分广泛的结构形式。随着建筑用途逐步从单一性向多样性过渡,剪力墙上的洞口也同时出现了多样性,主要表现为:洞口的尺寸越来越大,形状不再规则,排列方式不再整齐。这必将引起剪力墙刚度和应力的变化。对这一问题的研究与探索,不仅具有一定的理论价值而且具有一定的实用价值。本文应用ANSYS程序对八种不同洞口的剪力墙在顶部水平集中荷载作用下进行受力、变形、裂缝分析。通过对各种剪力墙顶部位移—时间曲线、裂缝分布和变形图、轴向应力分布图、第一主应力分布图的分析,得出以下结论。1)随着剪力墙开洞面积的增大,剪力墙的刚度逐渐变小,变形特征逐渐由弯曲变形过渡到剪切变形。2)洞口的不规则排列会引起剪力墙的弹性刚度减小,并且会使剪力墙上的混凝土更早的出现受拉裂缝;不规则排列的洞口会使剪力墙的应力分布情况更复杂,使墙体更容易发生应力集中和应力突变。3)相对于形状规则的洞口而言,不论是狭长洞口还是宽扁洞口都会引起剪力墙刚度的减小,只是宽扁洞口会使剪力墙的刚度减小的更多;带狭长洞口的剪力墙的应力分布接近于联肢墙的应力分布,而带有宽扁洞口的剪力墙在墙体受拉区和受压区会出现应力突变现象。4)不论剪力墙上洞口的大小、形状和排列方式如何,在洞口的周边都会出现不同程度应力集中和应力突变现象,且形状和排列不规则的洞口周边的应力集中和应力突变现象更严重;洞口周边应力集中和应力突变,会随着洞口边长增加而减小,并且会在洞口每边的中部出现应力变号现象;角部应力符号沿对角线同号,不同对角线上应力符号相反;应力集中和应力突变现象在剪力墙底部洞口周边表现的更为突出。
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