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剪力墙作为房屋中主要承受风或地震产生水平力的墙体,被大量应用在了高层建筑结构体系中,如框架-剪力墙结构、剪力墙结构、简体结构等。在实际建筑结构中,剪力墙都会因为采光及建筑功能需要而开设门洞、窗洞,这些洞口在建筑结构设计中都会提前考虑,设计师往往会在洞口薄弱部位采取暗柱或暗梁等补强措施来确保剪力墙的抗力,然而,在对既有建筑物的改造加固工程中,剪力墙的配筋及尺寸已经固定,倘若因为业主的功能要求,需对剪力墙开设洞口,将很大程度上降低原结构中剪力墙的承载能力,因此剪力墙开洞后应该采取加固措施来确保原结构的使用性能。目前,在实际工程中出现的剪力墙开洞问题越来越多,然而对剪力墙开洞后的加固方法较少,当洞口大小不一样时,所采用的加固方法没有明确的规定,实际设计及施工时,对剪力墙开洞的受力情况没有明确的了解,加固方案的制定带有一定的盲目性,有时可能比较浪费。所以对剪力墙开洞之后原有结构的受力情况进行分析,对剪力墙开洞之后的加固方法进行研究,并分析其加固前后的受力性能已很有必要。
本文采用ANSYS对剪力墙开洞前后及加固前后进行了详细的分析,主要对开洞剪力墙的裂缝发展情况、应力及变形进行分析,研究其加固效果。鉴于剪力墙开洞加固方法的性能及效果,进行了以下几个方面的研究:
(1)针对剪力墙开洞大小及开洞位置的不同,采用ANSYS分别建立有限元模型,进行了非线性分析,研究剪力墙开洞前后墙体与钢筋的应力和开裂情况,得出一定的规律,并提出加固建议,为采用合理的加固方法做准备。
(2)针对一个特定尺寸的开洞剪力墙,分别采用粘钢、混凝土支撑两种加固方法,改变粘钢的数量、钢板厚度以及混凝土支撑的截面尺寸、配筋率等参数,通过得出的侧移、承载力指标与整墙进行对比,研究其加固效果。
(3)针对一个实际剪力墙开洞工程,寻求比较有效的加固方法,为工程提供参考。