基于非线性时程的短肢与长肢剪力墙结构受力性能对比分析

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作为一种新的高层住宅结构形式,短肢剪力墙结构在原有剪力墙的基础上吸取了框架结构的优点,同时在一定程度上克服了这两种结构形式的缺点。短肢剪力墙结构不仅能够满足大开间、平面和房间布置灵活、室内不露柱或梁等要求,而且能够满足使用要求和经济要求。因此,近年较受业主和住户的青睐。但短肢剪力墙构件及其结构的设计计算方法还不很成熟,其受力性能尤其是抗震性能是否优越存在争议,是否能在地震区推广应用尚无规范,在理论方面,尤其是整体结构的受力性能方面,还有待深入研究。本文利用大型通用结构分析和设计软件SAP2000,对常用肢长比的钢筋混凝土短肢剪力墙结构整体模型和一般(长肢)剪力墙结构整体模型进行在地震荷载下的非线性时程分析,分析两者在地震作用下的受力性能。结合非线性分析的结果,并利用现有规范规定进行比较论证,给出合理的理论要求和设计建议。主要工作如下:选择El Centro地震波、唐山地震两种分量地震波、兰州波3地震波四种地震波并采用FNA分析方法进行非线性时程分析,得出相应的振型图、变形图及基底反力图。针对阵型图,结合振型信息及振型质量参与系数,依据现有的规范标准对两种结构的合理性进行分析并比较两者的变形情况,得知短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢,当有扭转效应时,会加剧已有的翘曲变形,使其墙肢首先开裂,因此应加强其抗震构造措施,如减小轴压比、增大纵筋和箍筋的配筋率等;针对变形图,利用层间位移数据及曲线对两种结构在不同的地震波作用下的反应进行比较和分析,得知短肢剪力墙结构在南北地震波作用下的抗侧性能比较好,在东西地震波作用下层间位移曲线较不合理,这要求在设计短肢剪力墙结构体系时,要合理布置墙肢,尤其注意大开间处的墙肢处理,增加纵向剪力墙的数量,同时注意加强位移最大节点的刚度或消弱最小位移节点的刚度来减小位移角,以达到抗震要求;针对基底反力图,综合基底反力数据对两种结构进行复核,得知短肢剪力墙竖向的刚度和质量的变化较为均匀,没有大的突变,结构较合理。从而得出短肢剪力墙结构相对于一般剪力墙的优势与缺点,进而考虑在实际设计中应采取的加强措施,以达到抗震要求,使短肢剪力墙能够更好的在地震区推广使用。
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