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剪力墙结构正在被广泛地应用于民用建筑中,但人们对于剪力墙结构强震作用下的破坏机理还没有形成清晰的认识,因此对剪力墙结构强震破坏模式的研究具有现实意义。构成结构破坏模式的三要素即损伤部位、损伤顺序和损伤程度等都是影响结构耗能能力的重要因素,结构的合理破坏模式因而成为抗震设计必须重点考虑的方面。一定程度上,良好的结构抗震设计即是结构薄弱部位、破坏部位的选择、设计,使薄弱部位充分耗能但又能保证足够的竖向承载力不致结构倒塌。动力弹塑性时程分析是近年来在国外广泛应用的一种结构抗震能力评价方法,该方法可以准确预测结构在强震作用下的受力和变形性能。因此有必要对剪力墙结构进行数值模拟分析,充分运用动力时程分析方法研究剪力墙结构不同的破坏模式。本文拟采用ABAQUS有限元分析软件建立三维分析模型,对剪力墙结构进行动力时程分析,研究剪力墙结构不同的破坏模式。分析连梁跨高比、剪力墙的布置形式以及底部加强区的范围对剪力墙结构破坏模式的影响。
通过分析本文得出以下初步结论:
①剪力墙连梁跨高比的变化,不仅能够引起结构的自振周期发生变化,而且可能导致结构发生不同的破坏模式。当连梁跨高比较小,则连梁不易发生受弯屈服,难以实现强墙弱梁的破坏模式;当连梁跨高比较大时,连梁刚度较弱很容易发生屈服,连梁作为主要耗能构件破坏较严重,推迟了作为主要结构构件的墙肢的屈服,实现了强墙弱梁屈服模式。
②底部加强区高度的大小,对结构在强震作用下的整体变形影响较大,底部加强区高度设置的过大或过小,不但结构的变形会变大,且破坏程度加重。同时,底部加强区设置不合理,剪力墙墙肢可能发生剪切破坏,不利于提高结构的延性。规范规定的剪力墙底部加强区范围可以保证剪力墙结构具有良好的抗震性能。
③不同布置形式的剪力墙结构,在强震作用下的抗震性能及破坏模式差异较大。集中布置的剪力墙结构在强震作用下,核心筒底部几层墙肢损伤严重,结构产生较大的侧向变形,其他位置的墙肢有轻微损伤;均匀布置的剪力墙结构具有良好的抗震性能,且结构的破坏主要以连梁塑性耗能为主,墙肢大部分处于弹性,仅底部一层墙肢钢筋有屈服,且屈服较均匀。