转换层上层剪力墙剪力超限yjk

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1、转换层上层剪力墙剪力超限   引言       近几十年来，带转换层的高层建筑结构由于底部空间大，布置灵活方便，在国内得到了广泛的应用[1]。涌现出来带转换层的高层建筑形式多样，包括梁式转换、厚板转换、箱型转换、桁架转换、斜柱转换等多种形式，其中梁式转换层结构由于受力明确直接、结构转换层还能提供一定的建筑、设备利用空间，且抗震性能较其他形式的转换层更具优势，使其成为目前应用最广泛的转换结构，而梁式转换层上部通常为剪力墙体系[2]。       许多设计师在处理转换层结构时，常常碰到转换层上部剪力墙在竖向荷载作用下剪力偏大(抗剪承载力不满足要求)的情况，有设计师认为这是属于计算软件分析结果的失

2、真，由于墙网格和转换梁的协调变形使得内力存在不合理的突变现象，在实际工程中由于结构能够自我调节使这种突变力得以分散，在设计中碰到剪力超限可以酌情予以忽略，按照规范最大限值配筋即可。      本文就某实例工程在竖向荷载作用下剪力超限的墙肢为研究对象，采用ABAUQS、YJK、ETABS等有限元软件进行计算，并取出转换层及其上部四层，在ABAUQS建立全实体模型分析对比，探索单元类型是否是引起剪力突变的原因，并提供一种经济准确的计算模型，为设计人员提供参考。       1工程概况       某工程为一栋两层地下室，上部33层，建筑高度106.9m的住宅楼。转换层位于地上二层，转换层及转换层

3、以下一层为大开间的服务大厅。通过梁式转换，上部转换为剪力墙体系的一梯四户的住宅。其中电梯及楼梯间剪力墙全部落地，形成核心筒（图1）。       该工程位于7度（0.1g）区，场地类别为Ⅲ类，设计地震分组为第一组，修正后的基本风压为0.4kN/m2，地面粗糙度为B类。          2计算结果       通过YJK软件计算发现转换层上一层(第3自然层)，7号轴线上的剪力墙(墙肢1)剪力超限，输出提示信息如下：        **(组合号:30)截面不满足抗剪要求V/b/h0=6.78>1/γre*0.15*βc*fc=4.08       《砼规范》11.7.3       在第30号

4、组合中，剪力主要由恒载作用贡献，其值为1151.3kN远大于水平地震作用下的剪力306.6kN。而转换层以上第二层(第6自然层)该墙肢，在竖向恒载作用下的剪力骤然变小，为88.4kN。同时，通过查看转换层以上几层其他墙肢竖向荷载（恒载、活载）作用下产生的剪力，均有突变现象。一般转换梁上第一层的剪力比上两层剪力大7~12倍，而且竖向荷载作用下的剪力有如下规律：       (1) 剪力墙落地时，不会有突变现象，上部剪力均比较均衡。       (2) 当剪力墙位于转换梁跨中时，剪力突变现象不明显，完全位于转换梁跨中时没有突变现象，上部各层剪力墙剪力均衡。       (3) 当剪力墙一端放置在

5、硬支座(墙柱上)，另一端放置在软支座(转换梁上)时突变最较为明显。而且随着软支座越软(离跨中越近)表现得越显著。       (4) 通过增加转换梁高度，提高抗弯刚度对减缓剪力突变只能在一定程度上缓解，作用效果非常有限。       将模型导入ETABS、MIDAS中，三套软件对转换梁处理均采用壳单元，转换柱采用杆元。分析计算后，分别对比该墙肢的上下四层竖向荷载作用下产生的剪力如图2所示。对比计算结果，计算结果都吻合很好，转换梁上一层的剪力墙在恒载下产生的剪力均出现突变现象，且较上二层出现一个数量级上的增幅。       3单元影响分析       为研究竖向荷载作用下产生墙剪力偏大的是否是

6、由于杆、壳单元不能很好地模拟实际三维情况，采用大型通用有限元软件ABAQUS建立不同单元类型模型进行分析。其中实体单元采用C3D20R，这样能有效的防止剪力自锁现象，避免模型在弯曲时过于刚硬，二次减缩积分的选取也能减少网格密度对结果的影响[3]。壳单元采用较为强健的四边形减缩积分单元S4R[4]，梁单元采用考虑剪切变形的Timoshenko梁B32。为兼顾还原空间约束、减少多种因素间的相互干扰，分单片墙分析和整体空间分析，在整体空间分析中还采用建筑结构专用有限元软件YJK建模，能方便地建模、调整网格尺寸、转变计算简图，同时也对比YJK、ETABS与ABAQUS结果，验证其计算精度上是否满足要

7、求。       1.1空间整体分析       选取某工程案例中转换层及转换层以上4层部分房间在ABAQUS中分别建立实体模型(a)、壳元墙和杆元梁柱模型(b)、壳元墙和实体转换层模型(c)。每片剪力墙上施加1200kN/m的均布荷载，对于实体单元在截面施加等效压强，每层楼板施加10kN/m2的均布荷载，所有单元网格都采用0.1m的网格密度。三类模型应力云图如图3所示，图中可以看出三者的应力分布均比较接近，