双连梁与深连梁剪力墙结构抗震性能对比分析

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摘要：连梁主要应用在剪力墙结构中，文中基于双连梁与深连梁剪力墙结构抗震性能，进行了结构荷载-位移、破坏形态以及钢筋、混凝土应力分布等性能分析，结果表明剪力墙深连梁属剪切型脆性破坏，塑性铰不能首先在深连梁中形成，而双连梁可以承受较大的塑性极限转角，可以成为短肢剪力墙结构良好的耗能构件，双连梁剪力墙结构屈服后仍具有一定的抗侧变形能力，而深连梁剪力墙结构屈服后则迅速达到极限破坏。

关键词：双连梁剪力墙；深连梁剪力墙；抗震性能；极限转角

中图分类号：TU398+.文献标识码： A 文章编号：

1 引言

连梁主要应用在剪力墙结构中，因为它的强度、刚度、变形能力、抗震性等都是非常强的，所以它是连接墙肢与墙肢的重要枢纽。在进行梁的设计时，如果其跨高比小于5，那么要以连梁的设计标准进行设计，对于那些跨高比较大的连梁要以联肢墙的整体刚度表彰和门窗洞口的跨度进行设计。2008年的汶川地震震中的建筑物的损坏程度说明，跨高比较大的双连梁的抗震性更强。本文主要介绍了一片双连梁剪力墙后人一片深连梁剪力墙试件模型，对这两种模式不仅进行有限元数值的模拟，还对其结构特点进行分析和研究。

2 试件原型

下面我们分析高性能混凝土的短肢剪力墙试件模型。首先要比较双连梁短肢剪力墙和深连梁短肢剪力墙两片1/3模型比的4层剪力墙试件，其中双连梁短肢剪力墙用模型DW表示，深连梁短肢剪力墙用模型SW表示。DW是由SW转变而成的。墙体的高度是3603mm，总长度是1700mm，墙的厚度是100mm，墙肢截面的高宽之比是6。墙肢的竖向钢筋是双层Φ6@133，水平钢筋是双层Φ6@150，墙肢翼缘的纵向钢筋和箍筋的值分别是10Φ8和Φ4@50，而洞口暗柱内则是4Φ6和Φ4@50。相对于顶梁的纵筋体积配筋率0.021，地梁的纵筋体积配筋率是0.018。剪力墙和连梁混凝土的材料是C50，钢筋的材料是HPB235。如下是试件模型大小、加载位置和连梁配筋的结构图。实验过程是水平单调加载制度，一般要在加载之前对顶梁进行施压操作，一般的压力是500kN，轴压比是0.17。

图1 试件图

3 结构分析

3.1 结构荷载-位移曲线

如下图2是结构的荷载-位移曲线图。图中信息明确显示，弹性时期的两种结构形式的整体反应结果的效果没有太大的差别。但是随着荷载的逐渐增加，双连梁剪力墙（DW）会逐渐受到压力，随后结构的承载力也会减少，结构也就遭到损坏了。从荷载增大的过程可以看出，结构的承载能力一直是比较强的，其塑性能力是比较好的；但是当深连梁剪力墙结构被破坏时，它的承载力会在很大程度上提高，这是因为缝槽的高度很大导致连梁开缝槽的结构的承载力降低、刚度下降。结构抗震性的强弱可以用延性来衡量，其中延性系数是极限位移和屈服位移的比值，表1中的数据说明双连梁剪力墙的延性更好。

图2 剪力墙荷载-位移曲线

表 1 结构屈服及极限状态下的荷载及位移值

3.2 破坏形态

下面的图3是两种连梁形式的剪力墙在加载过程中的裂缝切面图。初始时的深连梁剪力墙SW的裂缝位置是2层连梁的左下角，随着荷载的增大，裂缝也在增大，于是在每层连梁的左下角和右上角都会有裂缝，连梁两端部裂缝也会更深更宽。当连梁不能承受荷载时，墙肢的开裂程度也会加大，于是整体结构就会损坏。深连梁的裂缝一般都分布在连梁的两端，这就会使连梁在荷载逐渐增大的过程中加快端部裂缝的开裂速度，进而整个结构都会破坏。

图3SW、ＤＷ裂缝图

双连梁剪力墙DW的第一条裂缝一般位于2层连梁的上部梁的左下角，而且连梁的裂缝是逐渐从表面向根部开裂的，从裂缝开裂到结构完全损坏的时间是比较长的。虽然裂缝是一直存在的，但是连梁出现裂缝后还存在抗侧变形能力，因此只是逐渐进行破坏的，也就是这种破坏形态是一种延性的破坏。

3.3 钢筋、混凝土应力分布及演化

这里我们选取2层连梁的底部纵筋来分析和研究两种连梁的应力发展情况。实验表明，这两种模型的应力发展趋势是一样的，都是从开始出现裂缝，然后钢筋两侧的受力情况是一侧是拉力，另一侧是压力，这种力正好平衡。但是让连梁左端开裂时，其应力就会不平衡，即应力零点朝着受压区慢慢转移，直到结构全部损坏。但是他们还是有不同的，其中SW的纵筋是最早遭到破坏的，而DW则是受拉区的混凝土先被破坏，钢筋才开始屈服，结构才收到破坏的，这是一种量变到质变的过程。

4 小结

比较研究双连梁剪力墙和深连梁剪力墙结构的抗震性，我们知道剪力墙深连梁是一种剪切型的脆性破坏，而双连梁能够承受较大的塑性极限转角，其耗能构建是一种结构良好的短肢剪力墙结构。而且最重要的是相对于双连梁剪力墙结构的延性破坏性，深连梁剪力墙结构是直接受到崩溃的。

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