钢板混凝土组合剪力墙结构抗震性能研究

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1、钢板混凝土组合剪力墙结构抗震性能研汪初令广东省建筑设计研宄院摘要：广州某项A是一栋建筑面积约为65551.8m2,建筑高度约180m的钢板混凝土组合剪力墙结构（建筑主体为部分框支剪力墙结构）的超高层塔楼，包含了四层地下室停车场，四层商业裙楼，其中负二层至上部结构第四层为钢板混凝土组合剪力墙结构，其余为混凝土剪力墙结构。结构计算主要采用软件YJK对其进行了弹性计算及弹塑性吋程分析，以验证结构布置的合理性，研宄结构的动力特性和在VII度多遇、基本、罕遇地震作用卜的抗震性能。经过多个软件模型计算对比表明，该工程的结构设计是安全

2、经济合理的，能够满足小震不坏，中震可修，大震不倒的设防要求，为其他相似工程的结构设计提供了参考依据。关键词：钢筋混凝土剪力墙;钢板混凝土组合剪力墙;数值模拟;作者简介：汪初令（1990-）,男，广东普宁人，结构设计师，大学本科。收稿日期：2017-9-2Received：2017-9-21引言钢板混凝土组合剪力墙U1结构是通过成品钢板作为剪力墙的外包模板将剪力墙内腔按耍求分小腔围闭，使得混凝土能够通过剪力墙骨架拼装件在顶面露出的敞口注入并填充满剪力墙的内腔，并由顶部连接构件、底部连接构件、竖向支撑构件和剪力墙骨架拼装件组

3、成的钢板墙剪力墙。其中，在剪力墙约朿边缘区范围由外包钢板骨架与内置钢板墙骨架共同组成的受力体系，有助于加强剪力墙的刚度，进一步提高其的抗剪和抗压承载力，从而有助于提高超高层建筑结构体系的整体刚度、减轻结构总重、提高抗震能力。钢板混凝土组合剪力墙结构平面如图1所示。钢板混凝土组合剪力墙结构对国内外强震地区或超高层建筑具有广泛应用前景，但是钢板混凝土组合剪力墙的应用是一个新的起点，因此，需要对其抗震性能做深入的研究。广州某项目是一栋包括了四层地下室停车场，四层裙房，地上四十六层住宅和三层避难层的超高层建筑。工程项A主体结构为

4、部分框支剪力墙结构，南部裙房与塔楼之间不设防震缝，背部裙楼与塔楼之间采用滑动支座连接。结构设计特点和难点主要体现在以下几个方面：（1）塔楼为超高层住宅建筑，建筑高度约为180m，高度超B级。（2）塔楼为VII度区0.10g加速度的部分框支剪力墙结构，结构在塔楼二层楼面进行转换，属于竖向构件不连续。（3）塔楼结构局部有效宽度小于50%，平面存在严重楼板不连续的情况。（4）塔楼建筑高宽比约为8.65,超过规范要求的适用高度。其中塔楼转换层剪力墙转换面积超过90%，其建筑高度约为180m，结构平面尺寸约为59.10mX20.2

5、m，长宽比为2.93，高宽比为8.65。选取本工程进行两种墙体材料深入抗震对比分析具有典型性。标准层平面及转换层平面布置如图2所示。图2标准层及转换层平面布置图下载原图2计算模型的建立及计算分析该工程抗震设防烈度为VII度（0.10g），设计地震分组为第一组，重要性等级为一级，场地复杂程度等级为二级，塔楼为丙类设防，场地类别为II类，阻尼比取0.05。建筑结构以不设钢板的普通钢筋混凝土剪力墙结构（表中表示A）与设置钢板混凝土组合剪力墙结构（表屮表示B）的抗震性能对比研究。以“三个水准”为抗震设防目标，即“小震不坏、中震可

6、修、大震不倒”。该工程总体按性能目标C要求设计，具体采用的抗震性能水准如下:在多遇地震（小震）下满足第1抗震性能水准要求，在设防地震（中震）下满足第3抗震性能水准的要求，在罕遇地震（大震）下满足第4抗震性能水准的要求。该工程采用北京盈建科软件股份有限公司开发的盈建科软件结构设计软件（简称YJK-A1.8.20）建立数值计算模型。结构计算考虑偶然偏心地震作用、双向地震作用、自动计算最不利地震方向的地震作用、扭转耦联及施工模拟。本工程计算所得地下一层与首层侧向刚度比均大于2，各单塔模型及多塔模型刚度比均能满足规范要求，因此釆

7、用首层为嵌固部位，塔楼区域楼板为180mm,钢筋双层双向拉通。首层平面详图3。数值模型计算得到的结构指标较为理想，构件能够满足规范性能C的相关要求。塔楼性能分析结果如表1所示。3弹塑性时程分析3.1计算条件设定盈建科弹塑性分析模块直接接力盈建科上部结构模型，程序生成弹塑性分析模型时读取保存后的钢筋作为模块的实际配筋。对楼板的处理，在弹槊性分析过程中，楼板将发生开裂并导致平面刚度下滑，对结构的抗侧力构件分配和剪力传递有一定的影响，本工程不采用刚性楼板假定，对各层楼板均划分为lmXlm的弹塑性壳单元进行分析。阁3首层平面布置

8、阁下载原阁表1塔楼性能分析汇总表下载原表图4弹塑性模型下载原图3.2地震波的选取根据提供的安评报告，罕遇地震验算时选择一组人工波和两组天然波作为非线性动力是程分析的地震输入，采用三向同时输入，计算持时取40s;罕遇地震条件下主方向PGA调整为220gal。3.3弹塑性时程分析弹塑性时程计算结果如表2所示，塔楼最大层间