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墻體力學性能的非線性分析及其改進?

非線性有限元結果分析

骨架曲線以T500-1和L500-1試件為例,計算和測試的骨架曲線如圖1所示。從圖1可以看出,有限元計算得到的“荷載-位移”曲線與試驗的骨架曲線吻合較好,驗證了影響短肢剪力墻承載力和變形的主要因素是混凝土強度、鋼筋強度、配筋率和軸壓比等。本文通過改變試件的軸壓比、混凝土強度、鋼筋強度和配筋率,找出試件的破壞規律和破壞模式。軸壓比的影響對構件的承載力和延性影響很大[6-7]。

在分析過程中,軸壓比由試驗值控制。在其他條件相同的試驗下,通過改變軸壓比,研究軸壓比對短肢剪力墻力學性能的影響。圖2是不同軸壓比、截面高厚比為5.0的T形和L形短肢剪力墻的“荷載-位移”關系曲線。從圖2可以看出,當腹板受拉時,隨著軸壓比的增加,試件的極限承載力逐漸增加,但極限變形能力並沒有明顯降低;腹板受壓時,隨著軸壓比的增加,試件的極限變形能力明顯降低,L形截面的極限承載力逐漸增加,而T形截面的極限承載力在軸壓比達到0.4後降低。

這是因為試件的破壞是由反向荷載作用下腹板端部混凝土的壓碎引起的。在高軸壓比下,腹板端部的混凝土更容易被壓碎,受壓區高度增加,延性明顯降低。混凝土強度的影響是研究混凝土強度對試件承載力的影響,計算混凝土強度變化下試件T500-1和L500-1的極限承載力,混凝土強度取《混凝土結構設計規範》中混凝土強度的標準值。

表2顯示了T500-1和L500-1試件在不同混凝土強度下的極限承載力。從表2可以看出,隨著混凝土強度的提高,試件在腹板受壓時極限承載力明顯提高,而在腹板受拉時極限承載力提高不明顯。縱筋強度的影響是研究縱筋強度對試件承載力的影響。僅改變試件中縱向鋼筋的強度,計算T500-1和L500-1在縱向鋼筋強度變化下的極限承載力。圖3顯示了試件在端部縱向鋼筋強度變化情況下的極限承載力。從圖3可以看出,隨著縱向鋼筋強度的增加,試件的極限承載力明顯提高。可以看出,對於中高剪力墻,在滿足最小配箍率的條件下,破壞模式為彎曲破壞。提高腹板端部縱筋強度和配筋率是提高帶翼緣剪力墻腹板極限抗拉承載力的最有效方法。

2.2.4箍筋強度的影響是研究箍筋強度對不同剪跨比短肢剪力墻承載力的影響。在其他條件不變的情況下,僅改變試件中的箍筋強度,分別計算T500-1和T800-1的極限承載力。表3顯示了箍筋強度變化時試件的極限承載力。從表3可以看出,提高箍筋強度對提高T500-1的極限承載力影響不大。腹板受壓時,提高箍筋強度可以在壹定程度上提高T800-1的極限承載力,而腹板受拉時,T形截面短肢剪力墻的極限承載力僅略有提高。可以看出,腹端混凝土容易壓潰的區域應增加配箍率,以提高混凝土的極限受壓變形能力,但翼緣區域不必增加配箍率。

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