翼墙配筋率对翼墙加固柱的性能影响分析

2015-10-21 17:15王建滨龙秋颖贾建玲
建筑工程技术与设计 2015年28期

王建滨 龙秋颖 贾建玲

摘要:采用有限元数值模拟的分析方法对翼墙加固柱进行抗震性能分析,研究翼墙配筋率在对称、非对称配筋情况下对翼墙加固柱的极限承载能力、延性性能、耗能能力以及破坏形式等抗震性能的影响。

关键词:翼墙加固柱;骨架曲线;滞回曲线;耗能能力

1 概述

加固改造行业属于建筑行业中的特种专业工程领域,是随着建筑业发展而发展起来的行业。改革开放以来,我国的建筑业得到了迅速的发展,建筑业得发展也促进了加固改造行业得进步,目前,建筑加固改造行业越来越受到人们的关注,大批的人员投身到了加固改造行业中来,大量的科学家和结构专业人士也把它作为了自己重点研究的学科。

2 模拟概况

2.1 模拟构件

钢筋混凝土柱截面尺寸300mm*300mm,柱高2 m,柱的纵筋4 16,箍筋?6@200,柱底箍筋加密区?6@100,轴压比为0.5,受力筋HRB400,箍筋 HPB300,混凝土C30,翼墙配筋如下表所示。

2.2加载方式

具体加载方法:在step-1中让柱顶先承担竖向荷载(永久荷载)的75%,在step-2中让柱和翼墙共同承担竖向荷载(永久荷载)的25%和水平荷载(可变荷载)。

3 有限元模拟结果

3.1 滞回曲线

图1.对称情况下的滞回曲线 图2.非对称情况下的滞回曲线

从四组构件可以看出,在加载前期,荷载与位移呈线性关系,说明配筋率对构件的承载力、刚度影响较小。随着荷载的增大,当构件达到极限荷载时,可以看出GJ4比GJ1的极限荷载要大,说明配筋率的提高使得构件极限承载力提高,滞回环面积增大,耗能能力提高。当构件进入塑性阶段,可以看出滞回曲线均有下降的趋势,滞回环变小,配筋率高的使得构件的滞回环减小变慢,耗能能力下降。

此外,配筋率对刚度也有一定的影响,但影响不大。主要表现为:前期构件处于弹塑性阶段,使得刚度增大。在塑性阶段,构件的刚度退化,但配筋率的提高使得构件的刚度退化减慢,位移变小。

由图可知随着配筋率的增大,构件承载力提高,刚度增大,延性提高,耗能能力提高。但延性较对称配筋差。

3.2 骨架曲线

图3.对称情况下的骨架曲线 图4.非对称情况下的骨架曲线

由图可以看出,八个构件的骨架曲线的变化规律基本相同,骨架曲线关于原点对称,经历了弹性、屈服和极限阶段;随着翼墙配筋率的增加,其屈服荷载和峰值荷载均相应提高,延性相应提高。但是对称配筋较非对称配筋延性较好。

4 结论

(1)对称配筋情况下,随着配筋率的提高,构件的屈服荷载和极限荷载不断提高,耗能能力增强,抗震性能提高,延性提高,刚度退化减小。

(2)非对称配筋情况下,随着配筋率的提高,构件的屈服荷载和极限荷载不断提高,耗能能力增强,抗震性能提高,延性提高,刚度退化减小,但延性較对称配筋较差。

(3)翼墙对加固柱的影响:在竖向作用下,翼墙与柱共同承受压力,在水平地震力下,水平力主要由翼墙承担,翼墙先于柱破坏;增设翼墙后,柱截面增大,将柱置于受力较小的腹板区域,使原柱受力减小;后设翼墙改变柱的受力性能,提高了柱的稳定性,抗剪、抗弯能力,减小了其变形,避免了承载结构破坏。