小开口对剪力墙强度和刚度的影响

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1、反应堆建筑物中小开口对剪力墙强度和刚度的影响小林学者等人，日本横滨市户冢区大成公司日本仙台东北大学日本东京核电厂工程公司摘要：一共对26个试件进行了试验用以检测在反应堆建筑物中小开口对剪力墙强度和刚度的影响。被测试的参数包括形状，数量和开口位置，以及在开口周围加固方法等。施加在试件上的反向循环荷载、它们的强度和恢复力特点被用来相互比较以此来理解这些参数的影响。根据试验结果，用来预测有多个小开口墙体抗剪强度的两种方法得到检验。一种方法是按照假定的破坏线路直接计算强度，另一种方法是在设计时允许估计强度折减系数，同时考虑到开口的影响。两种方法对于估计剪力墙的大致强度都是很有用的。它也表明，这些

2、墙体的刚度可以使用一种混合多弹簧模型进行估计。在开口周围的加强方法中，一种简单的加强方法被提出来，并且通过检验加固对墙体强度的贡献来讨论这种方法的有效性。1.引言：在反应堆建筑物中由于渗透管道或其他要求剪力墙不可避免地要有许多开口。当一堵墙里存在大量开口时，即使开口的尺寸相对其墙体的尺寸较小，根据开口的大小，数量和形状的不同，这些开口也能影响剪力墙的结构性能，造成削减其强度，刚度和变形能力。在日本相应的建筑学会（AIJ）标准（AIJ1998），只有一个开口的剪力墙强度的减少程度是通过水平横截面损失率的较大值或开口面积与墙体表面积比值的平方根来评价的。此外，1.0减去这个值被定义为设计实践

3、中的强度折减系数。然而，这种折减系数不能适用于墙体上有大量的小开口的情况。因此，在日本现行的做法，在每个开口处加强设置以确保抗剪强度等于或超过墙体不开口时的强度。这会导致开口附近配筋的相互拥挤。与此相反，当墙体存在一个大开口时，比如位于隔离墙体中的一个机械门或者阻隔室，隔离墙本身就是精心设计的，同时考虑到开口的影响，借助于精密的程序，如有限元模型进行分析。为了确定一个能够估算小开口和分组开口剪力墙强度减少程度的方法，并提出在开口处一种简单有效的加固方法，采用了26个墙体试件进行加载试验。2.试验要点所有墙体样本的厚度，长度和剪跨比均分别为15厘米，200厘米和0.6，如图1所示。为了加强

4、墙体强度，在间距10cm的横向和竖向采用一对D10的直杆件，所有的试件都选用相同的0.95%的配筋率，为防止一些钢筋在开口处断裂，在开口处设置了更多同样型号的钢筋。钢筋的屈服强度是397-417Mpa，而混凝土的抗压强度为27.3-43.5Mpa,均值和标准差分别为34.1和4.25兆帕。这些材料的特性概述在表1中。混凝土的弹性模量的均值和标准差分别是23.9×1000Mpa和2.06×1000Mpa。（图1）试件的开口尺寸和位置（单位：毫米）小林艾拉学者/核工程设计156(1995)17-27试件分为三类，即OF,OA,OR系列。每个试件开口的位置比较如图1所示。在OF系列中，有些开口

5、被位于试件中高部的狭缝所取代，因此，可以研究在水平横截面中损失率的基本影响。在这项研究中，损失率是指在任一水平截面中最大的开口面积与总的墙体横截面积的比值。第二个系列（OA）基本上有一个固定的20%损失率，它的目的是研究开口形状，位置和数量的影响。虽然试件开口的大小不一定和实际反应堆建筑物中一致，但是它们可以用来描绘一组小开口彼此相距较近的情况。对于OR系列，选定开口的形状和位置以模拟在实际反应堆建筑物中的剪力墙，以及直接检测成组小开口的影响。与此同时，开口周围的加强方法的两种类型适用于试件OR3和OR4,每一种加强方法效率都被仔细检查。一种加固方法是在（AIJ，1988）（试件OR3）

6、中指定的常规使用方法。该标准要求开口处配筋有足够的强度以承担开口造成的额外对角线张力。另一种加固方法是一种简化的方法，可以避免开口周围（试件OR4）钢筋的拥挤。X型的钢筋放置在被假想形成的开裂线附近。配筋的数量是由弥补预测强度的减少量所决定的。试样OX1与样本OA5有相同的开口，并且在开口周围有简化的配筋，它被作为一个特殊的情况。由于样本OA-5有相当大的强度损失，在这种情况下期望新方法的作用会清楚的解决。开口处其他的配筋在图2中做了对比。相反的偱环荷载，会相应的产生0.0005-0.01rad的转角，它们都适用于试件。它们的回复力特性和主要配筋的张力得到检测。配筋：2-D10OR-3传

7、统加固方法非专门配筋：2-D10OR-4(X型配筋)加固：2-D13图2：开口附近进一步加强小林学者等人。核工程与设计156（1995）17-273.实验结果3.1强度折减在比较每个试件的折减强度之前，应对每个试件的观测强度应进行修改，同时要考虑到所有试件材料强度的不同。在这篇文章中，观测强度cQ与理论强度cQ1的比率作为强度折减指数。在理论计算时，实际的材料强度和早先用的研究方法被采用（Yoshizaki，1985），不考虑墙壁上