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带梁式转换层的短肢剪力墙结构的弹性静力分析

张云清  
【摘要】: 带梁式转换层的短肢剪力墙结构,其下部结构为大开间的柱网框架,上部结构采用开洞较大的短肢剪力墙,有效地降低了转换层上下结构之间的刚度差异,因而是一种抗震性能较好的结构型式。目前,结构工程师在设计框支短肢剪力墙结构时,仍然采用框架—剪力墙结构体系的设计方法,没有考虑到墙肢和转换梁的共同作用问题、以及由此产生的应力分布的复杂化问题。 本文以具有不同整体性系数和肢强系数的13层框支短肢剪力墙结构为研究对象,运用ANSYS 8.1有限元分析软件,研究了双肢墙、三肢墙和转换梁等结构构件在竖向荷载与水平荷载作用下的应力分布特点,总结了带梁式转换层的短肢剪力墙结构中转换梁的内力随着墙肢截面高度的变化规律,为框支短肢剪力墙结构的分析和设计提供了理论基础。主要得出以下结论: 1、在竖向荷载作用下,转换梁对墙肢应力的影响仅限于转换梁上一层的范围内。 2、框支双肢短肢剪力墙在竖向荷载作用下,转换梁的非节点区为一拉弯构件,轴向拉力较小,截面的应力分布以弯曲应力为主;在节点区,轴向拉力效应增大,而弯曲效应很小。 3、竖向荷载作用下,框支三肢短肢剪力墙转换梁的非节点区域亦为一拉弯构件;转换梁和中间墙肢协同工作,形成一倒T形梁共同承担弯矩、轴向拉力。 4、水平荷载作用下,框支短肢剪力墙墙肢内的应力分布形式接近于下部固支的短肢剪力墙的应力分布;转换梁承受上部墙肢传递的拉力、剪力和弯矩,当短肢剪力墙墙肢数量较多时,转换梁上、下边缘拉、压应力交替出现,剪应力的最大值处于洞口下方的转换梁体内。 5、采用有限元法,通过改变框支短肢剪力墙中上部结构的肢强系数和整体性系数的参数,绘制了竖向荷载作用下,具有不同整体性系数和不同肢强系数下转换梁截面内力的变化影响曲线。总结出在墙肢组合截面高度一定,随短肢剪力墙墙肢截面高度的增加,洞口下方转换梁截面轴向拉力增大。 最后,总结了框支剪力墙结构设计过程中应该注意的一些问题。


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