外挂墙板耗能节点的设计研究.pdf

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1、杨云等：外挂墙板耗能节点的设计研究73外挂墙板耗能节点的设计研究杨云，石晓猛(天津大学建筑工程学院。天津300072)【摘要】外挂墙板可以在工厂预制，能够大大节省施工工期，并且劳动量小，所以得到了越来越广泛的应用。外挂墙板与主体结构的传统连接方式存在很多不足，本文基于耗能减震思想设计了一种新型的用于外墙板与主体结构之间的连接节点，此结构克服了传统连接方式的缺点，充分利用了外挂墙板的强度和刚度，增强了结构的抗震性能。【关键词】外挂墙板；耗能减震；连接节点【中图分类号】TU201．5【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2013)03—00

2、73—03外墙板虽然在建筑结构中作为非承重构件，但它身的强度和刚度并提高工业化住宅的适用范围，可根主体结构的受力性能有重要影响。在地震作用下外据消能减震的思想设计外挂墙板与主体结构之间的挂墙板可能会脱落、倒塌，从而造成严重的震害。近耗能连接件，利用耗能连接件耗散一部分地震能量达年来许多抗震专家通过一系列的模拟地震振动台试到提高结构整体抗震性能的目的。验对外挂墙板的钢结构住宅体系进行了系统的研究，2强度和刚度研究试验结构表明：外挂墙板具有较好的抗震性能，采取由于要利用外墙板平面内的强度和刚度，故先对必要的连接措施在地震作用下不会破坏；外挂墙板本钢筋

3、混凝土外墙板进行研究。本文选用一典型的外身具有较大的整体刚度和足够的强度储备；外挂墙板挂墙板进行研究。此外挂墙板厚度为150ram，混凝土对钢框架体系提供了较大的刚度贡献，对结构体系的强度等级为C35，具体尺寸如图1所示。对上图所示动力性能及抗震性能将产生一定的影响。墙板进行不同配筋率下的抗侧刚度有限元分析，设计1传统连接方式了五种不同配筋形式的墙板如表1所示。建立的墙板钢筋混凝土墙板一般外挂于主体结构之上。墙板有限元模型如图2所示。与主体结构的传统连接方式有刚性连接和柔性连接。表1模型配筋1．1刚性连接刚性连接是指以灌浆或焊接等形式将外墙板与主

4、体结构连接成为整体，外墙板与主体结构一同受力变形。刚性连接可以利用墙板平面内的强度和刚度来承受主体结构的一部分水平荷载，但当结构在罕遇地震作用下外墙板可能会承受较大的荷载、产生较大的内力，导致其出现裂缝甚至破坏脱落而造成严重的震害。1．2柔性连接注：Qa一5模型在洞口布置两根直径20一的加强钢筋柔性连接是指外墙板与主体结构之间允许有一定的相对位移。柔性连接由于外墙板可以与主体结构有相对位移，故在罕遇地震作用下不会产生较大的内力而发生破坏，但这样就不能充分利用外墙板平面内所具有的一定强度和刚度，从而造成材料浪费。这两种传统的连接方式各有优缺点，刚性

5、连接可以利用外挂墙板的强度和刚度，但不适用于高设防烈图1典型的外挂墙板度区；柔性连接可以适用于高设防烈度区，但其强度和刚度没有得到充分的利用，造成材料的浪费。而我采用大型通用计算软件ANSYS进行有限元分析，国是世界上地震灾害最严重的国家之一，80％的大中混凝土单元采用SOLID65单元，并运用William—城市处于抗震设防区。为了能充分利用外挂墙板本Wamke5参数破坏准则与理想弹塑性屈服准则，钢筋74低温建筑技术2013年第3期(总第177期)连接件的起滑力时，连接件与墙板之间发生相对滑移，这样可以限制传递到墙板上荷载的进一步增加，避免了墙

6、板的破坏，此时可视作“柔性连接”。摩擦滑移连接件在滑动过程中产生摩擦作用也可以消耗一定的地震能量，这样就可以综合刚性连接与柔性连接的优点。耗能连接节点的模型如图4所示。框架粱图2墙板有限元模型高强螺栓单元选用link8单元。采用位移加载方式进行荷载施长圆加，即在墙板上部连接件位置处施加随时间线性递增孔板的水平位移，此位移加载过程分为若干子步，提取计盖板算过程中各个子步的计算结果并进行数据处理分析。由计算结果绘制墙板的荷载位移曲线如图3所示。图4耗能连接节点的模型，／使用角钢将外挂墙板下部与框架梁刚接在一起，／—一QB一1并承担外挂墙板的自重。使用

7、摩擦滑移连接件将墙Z。．一QB一2嚣一"*'QB-3板上部与框架梁连接在一起，此摩擦滑移连接件只承毒~QB-4担水平方向荷载但不承担竖向荷载。外挂墙板、角钢，一QB一5和盖板通过高强螺栓连接在一起，然后再通过另一螺f栓将其固定在框架梁上，为减少高强螺栓所受到的剪位移，m力将盖板与外挂墙板焊接在一起。通过紧固高强螺图3墙板荷载一位移曲线栓施加作用在角钢和盖板作用面上的预压力，用此预压力来限制起滑荷载的大小。起滑荷载的大小要综分析结果表明：外挂墙板在自身平面内具有一定合考虑外挂墙板强度和刚度。的强度和刚度，可以采取适当措施利用其强度和刚度。运用ANS

8、YS建立三维有限元模型分析所设计耗3耗能连接节点设计能连接件的性能，模型如图4所示。外挂墙板与主体结构的连接方式决定了其平面内抗侧能力的