砌体房屋开洞独立墙体层间等效侧移刚度的洞口影响系数计算分析

《砌体房屋开洞独立墙体层间等效侧移刚度的洞口影响系数计算分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、砌体结构理论与新型墙材应用砌体房屋开洞独立墙体层间等效侧移刚度的洞口影响系数计算分析张文芳莫振宝(太原理工大学建筑与土木工程学院，太原030024)摘要：根据抗震规范。刚性楼盖砌体房屋的层间墙段水平地震剪力可按其等效侧移刚度比例分配。然而在计算层间侧移刚度时。一方面往往假定上下端部截面无转动，从而使计算结果可产生较大的误差甚至错误；另一方面，对开洞独立墙体，其开洞率对侧移刚度的影响也需进一步分析。本文基于无洞独立墙体的层问侧移刚度(并考虑转角影响)。对开洞独立墙体层间侧移刚度的洞口影响系数作了计算和分析。并对现行砌体规范中的洞口影响系数作了改进，给出了取值建议。关键词：

2、层间侧移刚度；洞口影响系数；开洞率；转角影响系数；高宽比1砌体结构楼层地震剪力分配中的问题根据我国抗震规范【-1(以下简称《抗震规范》)，刚性楼盖房屋可按楼层抗侧力构件的等效侧移刚度的比例分配。砌体房屋采用现浇或装配整体式钢筋混凝土楼屋盖时。可视为刚性楼盖。在计算层间墙段的等效侧移刚度时，《抗震规范》第7．2．3条规定，墙段的刚度计算应计及高宽比的影响，其目的在于考虑剪切变形或弯曲变形对侧移刚度的影响．但在计算等效侧移刚度时往往假定层间墙段上下端截面无转角[2-4]，这是与实际不符的，从而使墙段的地震剪力分配出现较大误差(可达100％以上)151。《抗震规范》第7．2．

3、3条还规定，墙段宜按门窗洞口划分；对小开口墙段可按毛墙面计算刚度，并根据开洞率(开洞率为洞口面积与墙段毛面积之比)乘以洞口影响系数。当开洞率分别为O．10、0．20、0．30时。对应的洞口影响系数为0．98、0．94、O．88。本文后面的计算表明，上述洞口影响系数值显然是洞的，也可以是有洞的。一般地，无洞的独立墙体及其层间独立墙段的变形如图1所示。计算其等效侧移刚度时，除考虑层间墙段的剪切变形外。本文还考虑其端部截面的转角影响。假定墙段在上下楼层处的端部截面转角分别为以和岛，△为墙段上下端相对位移，墙段的侧移角妒；觚，端部截面转角与侧移角之比协=吼／妒，伽=0J妒。经推

4、导，得到无洞墙体的层间等效侧移刚度K可表示为砌体结构抗震胺警+宏=嚣d㈩其中a=l一(吼一啦)趁+理l(2)O／·：：(1叩。)／{4(H／h)4)叭^)√(靠)】书H(H／h)仫(苏)-g(如)】(3)八f)穹4／4—尹+1．5孑gff)=鸳—护(4)孝A≈AIH孝庐孙／／-／(5)卢H=12EIg／GAIt2‘(6)危=12EIIz／GAh2．(7)式中：E为墙段的弹性模量；h一墙段高度：，一墙段水平截面惯性矩：A一墙段截面积：G一墙段的剪变模量：p一剪应变不均匀系数；z一独立墙体上某点的高度：协一独立墙体的总高度。将a称为墙段等效侧移刚度的转角影响系数，将卢H称为

5、独立墙体的弯剪刚度比，将风称为层间独立墙段的弯剪刚度比。2．2开洞独立墙体层间侧移刚度的洞口影响系数对开洞的墙体，《抗震规范》是按无洞墙体计算的刚度，根据开洞率乘以洞口影响系数，得到开洞墙体的等效侧移刚度。基于上述思想，本文计算开洞独立墙体的层间侧移刚度K洞时，将基于无洞独立墙体并考虑转角影响计算的层间侧移刚度K，乘以一个与开洞率相关的洞口影响系数叼得到，即K洞=叼K=刀——生鱼!!!-ra(8)(1嘏)^计算洞口影响系数77时，按r／=K浔／K计算。关于叼的影响因素，主要考虑下列方面：(1)独立墙体的洞口类型。洞口类型按门洞和窗洞两种情况分析，顶部过梁端按刚接分析。其

6、中，门洞顶部过梁的跨高比一般较小，而窗洞的跨高比大些。从而洞口类型对墙体的刚度影响是不同的。(2)独立墙体的开洞率大小。(3)无洞独立墙体层间侧移刚度K的相关参数也将影响K洞，从而也可能是’7的影响因素。由于无洞独立墙体的层间侧移刚度K中含有a，且a与房屋总层数叼、层间独立墙段所在楼层m和独立墙体的总体弯剪刚度比岛三个参数有关[61，故下文在分析田时，还考虑了上述影响因素。顺便说明，对于层问开洞墙段的实体子墙段，可假a定相同，取K子=12EI／(1+flh)h3,并按实体子墙段侧移刚度的比例进行二次分配。3计算分析方案本文计算分析按下列方案进行：(1)分析中取独立墙体的

7、窗洞或门洞的位置如图2所示．通过合理的布置洞口．使开洞率分别取为10％、20％、30％三种。(2)分析时独立墙体的荷载按均布荷载考虑．在各楼层标高L—————旦—二———一0—————L————一(a)开窗洞(b)开门洞图2开洞独立墙体示意图(单位：mm)砌体结构理论与新型墙材应用处施加荷载lOkN。(3)房屋各层层高^=3．Om，层数n分别取为2、4、6、8，墙厚取190mm。(4)开洞独立墙体取矩形截面，则胙3和f，pH=H／b为独立墙体高宽比，6为矩形截面总宽度(含洞口)。一般pH—O．4—8，相应肛O．05—25。可调整独立墙体的