高层配筋砌块砌体剪力墙最大适用高度的研究

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1、砌体结构理论与新型墙材应用高层配筋砌块砌体剪力墙最大适用高度的研究吕伟荣1施楚贤2黄靓2(1．湖南科技大学土木工程学院，湖南湘潭411201；2．湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082)摘要：本文运用改进框架支撑模型模拟配筋砌块砌体剪力墙．分别对不同高宽比的全部落地剪力墙结构和转换层上、下结构不同侧移刚度比的框支剪力墙结构进行模态Pushover结合能力谱分析，进而得到较完整的高层配筋砌块砌体剪力墙结构体系在地震作用下的弹塑性性能。通过与现行规范规定的层间位移限值进行比较。进一步验证了配筋砌块砌体剪力墙结构具有良好的抗震变形

2、能力。能满足抗震设防区高层建筑的建造要求。为此。本文对现行规范中关于配筋砌块砌体剪力墙结构的最大适用高度进行了提升，为该结构的设计和相关规范的修订提供参考。关键词：配筋砌块砌体；框架支撑模型；抗震性能；能力谱自1897年美国建成世界上第一栋砌块建筑以来．经过一百年来的发展，配筋砌块砌体作为目前高层砌体结构的主要承重结构形式已趋于完善，尤其在美国，其允许建造高度与钢筋混凝土结构相当【¨。我国现行砌体规范[21对配筋砌块砌体剪力墙的建筑高度限制则较为严格，与现行《高层建筑混凝土结构技术规程》【习(简称高规)中规定的钢筋混凝土剪力墙结

3、构相差甚远。这主要是因为目前国内关于高层配筋砌块砌体剪力墙结构的抗震性能试验、理论研究及施工技术等方面，有待进一步研究与完善。本文运用改进框架支撑模型【4】模拟配筋砌块砌体剪力墙。分别对11种不同高宽比的全部落地剪力墙结构和转换层上、下结构不同侧移刚度比的框支剪力墙结构进行模态Pushover(简称MPA)结合能力谱法分析。由此实现对这类结构抗震能力的总体评估。为配筋砌块砌体剪力墙结构建造高度的提升提供依据。1改进框架支撑模型如图1(a)所示，在满足抗弯、抗剪及轴向刚度相等的基础上，由柱、链杆、斜支撑及刚性梁组成的框架支撑模型四

4、可实现对剪力墙弹性受力状态下的结构性能模拟。通过对模型中的柱、链杆及斜支撑设置合理的塑性铰可模拟剪力墙结构弹塑性受力状态下的变形性能网。同时，框架支撑模型具有运算速度快，效率高等优点。但是，上述模型当层高宽I北h／b<2[(1训，3】o．5或h／b>2(1刊o．5时，厶、A。为负值【5，q。若取泊松幽归o．2，则要求剪力墙h／b∈[1．265，2．191]，这对于大多数／vS

5、高宽EZh／b的要求，符合实际工程需要。各杆件截面参数计算如下：柱：扛西tb3{击一筌}[1_加c嘲](1)【m十1(m+1)JAc-外丽1一丽2mcp虿D)】(2)斜支撑：Ad=tbj}(曰+了D)(3)式中：B：三；c：盟p：兰孥一1；6、^、f分别为墙体的楼层宽度、高度和厚度；蛐为i柱对模4(1批)6‘1慨+12m2∑k；1+m砌体结构抗震型中心线的距离；a为考虑墙体材料各向异性性能参数，试验表明，灌孔砌块砌体墙体具有明显的各向异性，水平方向的弹性模量约为竖向弹性模量的0．6—0．7倍网，故对于灌孑L砌块砌体墙体取O．65

6、，钢筋混凝土墙体取1。O。(与(a)框架支撑模型【习(与m个基本单元／(i照寻—、、基本单元、厂八、

7、l／刚性粱※×{+×IyfI

8、妊彳。Lb／mLl16(b)改进框架支撑模型【4】图1剪力墙结构的框架支撑模型同样，改进框架支撑模型中必须满足A。、厶大于0。若取肛=O．2，对于不同的m，对式(1)、(2)进行求解可得墙体区段h／b的允许范围，如表l所示。表中n，、阮分别为h／b的上、下限值。、若框架支撑模型中柱、斜支撑分别采用矩形和正方形截面，则由A。、厶、A。可确定柱截面高度勉、宽度6。与斜支撑截面宽度b。。柱：f'2Y1}缉

9、(4)【6。=A。／允～斜支撑：bd=、／瓦。(5)2·模态Pushove卜能力谱分析方法对于高层建筑结构而言．高阶模态的影响不可表1墙体区段层高宽比h／b允许范围配筋砌块砌体剪力墙钢筋混凝土剪力墙m∑屉；’h／b(a-o．65)h／b(a=1．0)≥t／,I≤啦≥，ll≥啦lO．5001．．56892．71751．26492．19092O．500O．67942．1483O．54771．732130．556O．40532．02550．32681．．63340．6250．27741．98070,22361．596950．700O．

10、20541．9596O．16561．579960．778O．160_2L9480．12921．570670．8570．12941．941O．10431．564980．938O．10751．93650．08671．561291．019O．09ll1．9334O．0