[发明专利]一种带填充墙的装配式剪力墙抗侧刚度计算方法

说明书

本发明提供一种带填充墙的装配式剪力墙抗侧刚度计算方法，针对填充墙和窗下墙与受力墙一体化生产、两者之间构造配筋弱连接情形，把带填充墙的装配式剪力墙拆分成A、B、C、D、E等5种类型的单元墙，并假定楼板刚度无穷大及弹性状态下，剪力墙的抗侧刚度等于单元墙抗侧刚度之和。每种单元墙在考虑不同受力墙、填充墙和洞口尺寸的情况下，通过有和无填充墙两种情况的有限元分析，得到单元墙的抗侧刚度放大系数。实际结构计算时，可采用简化方法，即仅建受力墙模型，填充墙的影响通过放大受力墙抗侧刚度λ倍考虑。

技术领域

本发明属于剪力墙结构领域，具体涉及一种带填充墙的装配式剪力墙抗侧刚度计算方法。

背景技术

装配式混凝土剪力墙结构是装配式建筑的重要组成部分，是目前我国装配式混凝土结构常用的形式，其整体性好，预制墙板之间、楼板和剪力墙之间连接处刚度大，具有广泛的应用前景。

作为非结构构件，填充墙主要用于剪力墙结构中建筑平面的围护和分割。在传统现浇混凝土剪力墙结构中，填充墙通常采用轻质砌体结构。但装配式剪力墙结构中的填充墙则是在工厂一体化预制，在现场通过现浇段连接后与预制剪力墙形成整体。文献^[1]分别通过取0.7～0.8和0.8～1.0的周期折减系数考虑填充墙对整体结构刚度的影响，但这并不能精确反映实际情况。

国内外学者针对填充墙对剪力墙结构的影响展开了系列的试验研究和有限元分析。苗凤^[2]针对开洞填充墙提出了一种简化计算方法。周颖^[3]利用脉动法分别从纵、横两个方向对某框架—剪力墙结构的动力特性进行了测试。田伟^[4]采用IDARC程序对砖填充墙钢筋混凝土框架—剪力墙结构进行了非线性地震反应分析。鄢定保^[5]研究结果表明：填充墙增强了结构的承载力和抗移刚度，对结构的薄弱层和薄弱构件有明显的影响。卢亚琴等^[6]通过对典型算例计算表明，考虑填充墙影响的周期折减系数减小0.1，框架结构和框架—剪力墙结构地震力分别增大约10％、5％-7％。建议当填充墙较多时框架结构和框架—剪力墙结构周期折减系数分别取0.65、0.75；填充墙较少时，周期折减系数分别取0.75、0.85。王语^[7]分析了考虑填充墙和按照荷载输入填充墙两种框架计算模型，结果表明：填充墙加大了结构体系的刚度，缩短了自振周期。袁辉等^[8]研究了填充墙对现浇混凝土联肢剪力墙的影响，建议在结构设计中适当考虑填充墙对主体结构承载力与刚度性能的影响。周云等^[9]对一栋框－剪结构和一栋剪力墙结构高层建筑进行随机振动测试和分析。结果表明，填充墙增加了结构在弹性阶段的整体初始刚度，但随着地震动强度的增加逐渐丧失对结构刚度贡献。

在国外，Jamal和Bennet^t[10]把砌体填充墙等效为斜撑杆，对结构进行了非线性有限元分析，得出在不同阶段填充墙对钢框架的刚度和承载力的贡献有所不同。Buonopane和White^[11]对一个两层两跨的框架填充墙结构进行了抗侧力试验，研究了其在水平作用下的力学性能。Flanagan和Bennett^[12]对钢框架—粘土砖填充墙结构体系进行了试验研究，发现该结构的破坏形态都是填充墙角部压碎破坏。EI-Dakhakhni和Wael^[13]使用ANSYS分析了钢框架—填充墙结构在水平外力作用下的破坏形式，并提出了三支杆等效对角支撑的概念。Andreas^[14]提出了填充墙框架的有限元分析模型，并给出了材料参数的校准方法，在预测其承载力和破坏形态具有很好的精度。

分析总结上述所查文献可知：目前国内外有关填充墙影响研究主要针对的是框架结构，而有关装配式填充墙对剪力墙抗侧刚度影响的研究并不多。

本申请拟以带填充墙的装配式剪力墙结构为对象，把填充墙刚度折算到相邻剪力墙上，采用ABAQUS有限元软件计算弹性阶段、考虑填充墙影响的剪力墙抗侧刚度放大系数，并通过分析单层和高层多洞口带填充墙剪力墙案例进行了验证，为装配式剪力墙结构的刚度计算和动力特性分析提供方便。