探讨剪力墙结构连梁刚度对抗震性能的影响

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1、探讨剪力墙结构连梁刚度对抗震性能的影响　　探讨剪力墙结构连梁刚度对抗震性能的影响剪力墙结构是建筑工程的主体结构之一，剪力墙结构中的连梁是抗震的第一道防线，也是抗震设计的一大主体能耗结构部件，连梁的设计水平会影响到建筑结构的整体抗震效果，其中连梁刚度是一大关键因素。　　　　1　剪力墙结构连梁的基本原理与易受破坏分析连梁主要在水平方向容易受到破坏，实际的破坏形式主要包括：脆性破坏、延性破坏，第一种破坏形式意味着连梁处于脆弱状态，基本失去承重性能，无法有效承载来自于水平方向的荷载力，如果一个建筑的剪力墙连梁出现破坏，意味着墙肢

2、无法被连梁所保护与控制，从而逐渐分散成为有着较大尺寸差异的独立的墙肢，使得墙肢的侧向刚度也极大地受到影响，甚至发生变形问题，造成墙肢的塌陷。相反，如果连梁受到延性破坏，则意味着梁端有竖向的损伤或裂痕，而且遭受破坏的拉力区也势必有细微的裂痕出现，遭受延性破坏或脆性破坏的剪力墙连梁本身已经存在局部破损，处于无法承受荷载状态，如果此时发生地震，地震力的强烈作用则将加剧剪力墙的破坏，地震力如果得不到缓解或控制，墙体还出现交叉状的裂缝，从而导致剪力墙整体的结构刚度下降，剪力墙也随之变形。　　　　更重要的是剪力墙因为吸收了来自于地震

3、所释放的能量，在延性的干扰下，墙肢则受到高强的约束，确保剪力墙能够达到一定的刚度与强度。整体来看，剪力墙由于受到延性破坏，例如：地震力下释放的能量作用，连梁能够有效地消耗能量，控制了墙体的受力，然而，连梁的承受能力也有一定的限度，遇到高等级地震，而且反复余震发生时，连梁则受到较大的破坏，其裂缝也将逐渐变深，最终达到一定破坏程度时，则影响其功能的发挥。　　　　2　连梁刚度与剪力墙结构抗震性关系的试验分析2.1　结构自振周期如果剪力墙结构内部的连梁，其刚度下降，对应的剪力墙总刚度也将下降，对应的结构自振周期也将有所变化，下表

4、1为不同连梁刚度折减下的结构自振周期变化：对应的结构自振周期也将延长。观察上表会发现：若折减系数，同折减系数=1.0进行对比，在AN分析中，自振周期T1分别上升1.5%，3.7%，对应的ET分析中，则相同的数值各自增加了2.1%与4.5%。通过上表能得出：当连梁刚度折减系数逐渐下降时，结构的自振周期增量也将上升。　　　　2.2　自振结构振型以上分析了连梁结构自振周期，当连梁折减系数=0.7，两种软件都能分析出在X方向、Y方向的振型与周期，具体的振型如下图1图2所示：图1　ANSYS振型图图2　ETABS振型图结构的前两阶

5、振型大致有一致的方向，其振型曲线也十分相似，到了第四阶段、第五阶，振型的方向则发生变化，但是，其曲线一直类似，不同软件中，两大振型周期大致相当，意味着分析结果具有一定的科学性、可信度。　　　　2.3　结构侧移的影响如果连梁刚度的折减系数折减下降，结构顶点的位移、层间位移角也将变大，同样选择两种软件来进行试验，取折减系数=1.0，0.7，0.5时的结构位移与层位移角曲线，最后分析出：两款软件最终所得分析结果依然趋向一致，得出了连梁刚度折减系数同结构侧移之间的关系，也就是连梁刚度折减系数慢慢下降时，结构侧移则将对应上升，但是

6、，上升的程度相对有限，出现这种现象是因为第一是由于连梁刚度折减系数变小，结构的振动周期逐渐变大，结合反应谱的相关原理能够得出：当剪力墙结构的地震影响系数下降或变小时，结构自身承受的地震也将变弱，同时，如果剪力墙结构承受着相同的地震力，连梁刚度折减系数逐渐变小，则将造成结构的整体侧向刚度的下降，最终结构侧移也将上升。　　　　3　剪力墙结构连梁刚度对抗震性影响的理论性分析3.1　连梁刚度增大的影响建筑工程结构中的楼板能够提高连梁的承载能力，使得连梁承受更高的荷载，然而，楼板与连梁的关系又十分密切，将对连梁的性能等带来较大的影

7、响。现阶段，多数建筑工程的钢筋混凝土楼板都已经充当了连梁的翼缘，能够提升连梁刚度，这种影响程度主要取决于连梁截面面积，连梁截面大小存在差异，对应的增强作用也有所差异，如果连梁的刚度增强，此时剪力墙的结构更大地受到地震的干扰，而且连梁也将最大程度地吸收来自于地震的能量。　　　　3.2　连梁超筋问题一般来说连梁的刚度增大，对应所承受的地震力也越大，实际的剪力墙结构常常出现连梁截面超筋、超限等问题，实际施工过程，一些施工人员即便采取了措施也无法从根源上控制连梁的超筋现象，从众多的施工经验中总结出：最合理的方法就是控制连梁刚度，

8、具体的措施就是在连梁高度的中间位置设置水平缝隙，以此来控制连梁截面高度，然而，所留出的缝隙需要填补，其中一般选择一些具有弹性、压缩性的材料，例如：聚苯板是一种理想的材料，连梁配筋进而则要设置在缝隙以上，其中缝隙中间的叫做吊板，其中需要设置构造钢筋，一般尝试着在连梁高度的中间位置设置水平缝隙，打造出存有缝隙的连梁，以此