框支网格式轻质墙板损伤性能分析

贾穗子+曹万林+袁泉+梁丽丽

摘 要：基于不同构造形式框支网格式轻质墙板低周反复荷载试验，通过不同损伤性能评估模型的比较，提出适合该类结构的损伤模型.采用OpenSees准确模拟结构的力学性能，得出相应力学参数，验证损伤模型的合理性.给出与框支网格式轻质墙板结构各累积损伤阶段对应的损伤指数取值范围.基于试验，分阶段对结构累积损伤性能进行描述，并采用ANSYS模拟累积损伤发展阶段，提出框支网格式轻质墙板结构后期修复建议.

关键词：损伤模型；框支结构；网格式轻质墙板；低周反复加载试验；累积损伤

中图分类号：TU352.1 文献标识码：A

文章编号：1674-2974（2016）05-0022-08

Abstract：This study focused on the behaviour of the frame-supported grid light-weight slabs （FSGL slab） with different forms under low-cycle reversed loadings. Compared with the existing evaluation models showing different damage performances， a damage model was proposed for the FSGL slab system. The mechanical properties of the FSGL slab system were investigated by OpenSees simulation， and the corresponding mechanical parameters were obtained to verify the proposed damage model. Meanwhile， the range of damage index value corresponding to the cumulative damage stage was provided. Furthermore， on the basis of test results， the cumulative damage of FSGL slab system at each stage was described by ANSYS software. Finally， the post-repair recommendations for FSGL slab system were given.

Key words：damage model； frame-supported structure； grid light-weight slab； low-reversed cyclic loading test； cumulative damage

大量试验和历次震害表明，框支砌体结构进入屈服阶段，因关键部位受力不合理、刚度分布不灵活，易在上下转换层之间形成薄弱层，且承重墙体在已有大开间住宅中受力不充分，同时，结构采用的是大量的粘土砖砌体，毁坏农田，增加资源消耗和环境成本[[1-3[].框支剪力墙结构的设置沿竖向上刚下柔，底部易在地震作用下产生变形集中和能量聚集，此外，在中小城镇以及经济不发达地区，其高昂的建造成本限制了它的推广[[4-6].综上所述，对带转换层结构地震损伤性能清晰、准确、量化的把握是保证该类结构抗震可靠性的关键[[7-8].

本文将网格式轻质墙板引入底部大空间结构中，形成新型结构体系——框支网格式轻质墙板结构.目前，课题组对网格式轻质墙板单元损伤性能提出了一些研究，将基于性能的设计思想引入到网格式轻质墙板单元中，提出单元结构损伤性能指标的量化参数，给出单元结构地震损伤可靠度近似分析方法[[9-10].分析了网格式轻质墙板分灾元件的损伤过程和耗能分担率，为研究其对结构整体抗倒塌能力的影响提供参考[[11[].前期研究已对墙板单元及主要构件损伤状态做了分析，但框支网格式轻质墙板结构的研究仍处于空白，本文将该结构在低周反复加载过程中累积损伤过程进行分析，确定适用于该类结构的损伤模型，得出损伤评价规律，为框支网格式轻质墙板结构抗震设计和评估提供参考.

1 框支网格式轻质墙板结构

1.1 网格式轻质墙板

网格式轻质墙板结构采用层层嵌套的构造形式，由预制网格式轻质墙板、现浇外框和楼板组合而成[12-13].网格式轻质墙板是由密布的钢筋混凝土肋梁、肋柱形成隐形密框，内嵌轻质填充砌块预制而成的一种全新网格式复合墙板.混凝土边框柱、连接柱及暗梁组成的外框架连接、约束网格式轻质墙板，形成结构的主要承力构件——网格式轻质墙体（图1）.

目前，网格式轻质墙板结构逐步被应用于社会生产实践中，在河北、陕西、河南等省建成近百万平米的住宅示范点（见图2）， 取得了良好的经济和社会效益[14-15].

1.2 框支网格式轻质墙板结构

本文将网格式轻质墙板结构与底部大空间结构结合，形成框支网格式轻质墙板结构，基于1/2比例结构（图3和表1）低周反复加载试验结果[16-18]，建立损伤性能评估模型，并采用非线性有限元程序OpenSees，模拟不同参数结构模型的受力过程，求出各特征点值，验证损伤模型的合理性.

2 框支网格式轻质墙板结构损伤性能评估模型

本文采用修正的Park-Ang双参数损伤模型，对框支网格式轻质墙体在耗能减震过程中的损伤性能进行分析和评估.Park-Ang双参数损伤模型修正过程如下：

1）在维持Park-Ang模型的基本形式最大变形与累积滞回耗能线性叠加的前提下[[18]，对其能量项进行改进，将分母中的屈服强度和极限位移的乘积改为单调荷载作用下的塑性耗能能力[[19]，见式（1）：