局部填充构造对新型装配整体式混凝土剪力墙结构整体性能影响分析

局部填充构造对新型装配整体式混凝土剪力墙结构整体性能影响分析_郭海山

2015年2月上第44卷第3期

DOI：10.7672/sgjs2015030025

施工技术

CONSTＲUCTIONTECHNOLOGY

25

局部填充构造对新型装配整体式混凝土剪力墙

结构整体性能影响分析

郭海山，刘康，齐虎，张翠强，李明，范昕，蒋立红

（中国建筑股份有限公司，北京100037）

［摘要］系统计算分析了新型高层装配整体式混凝土剪力墙结构局部填充轻质材料的常用构造做法对结构整体性能的影响。从单片墙到联肢墙，再到具体工程实例，对比分析了不同填充构造、不同计算模型、不同高宽比的剪力墙结构在地震作用下的刚度、层间位移角、层剪力和墙肢内力的差异。分析结果表明，地震作用下目前常用的预制结构填充构造对整体结构刚度和墙肢内力影响较大，在设计中不应简单忽略，并对改进方法提出了建议。［关键词］装配整体式；混凝土；剪力墙；填充构造；抗震［中图分类号］TU756

［文献标识码］A

［8498（2015）03-0025-06文章编号］1002-

AnalysisonthePerformanceofNewMonolithicPrecastConcreteShearWallStructurewithLocallyFilledConformation

GuoHaishan，LiuKang，QiHu，ZhangCuiqiang，LiMing，FanXin，JiangLihong

（ChinaStateConstructionEngineeringCo．，Ltd．，Beijing100037，China）

Abstract：Atpresent，somelightmaterialisusuallyfilledinnewtypeprecastconcreteshearwallpanels，theeffectofthesefilledlightmaterialonthewholestructureissystematicallycomparedandanalyzedinthispaper．Underearthquake，systematiccalculationonsomemonolithicwalls，coupledwallsandastructurewiththesewallswasdone．Somefactorssuchasdifferentfillingtypes，differentcalculatingmodelsaswellasdifferentwallheightwerecountedincalculation．Theresultshowsthat，underearthquake，theeffectofthesefilledlightmaterialonthestiffness，inter-storeydriftangle，storeyshearandinternalwallforceofthewholestructureisgreatandcannotbesimplyignoredindesign，andalsosomesuggestionsaregivenintheend．

Keywords：precast；concrete；shearwall；localfilledconformation；seismic0

引言

后砌轻型砌块填充不同（见图1），目前很多国内预制新型装配式高层混凝土剪力墙工程为了简化外墙施工，提高装配率，采用了在预制外墙板内夹填充轻质材料（泡沫板或加气混凝土板）的构造，甚至

3）。图1所示的预制内墙也采用该种方式（见图2，

现浇结构填充墙采用后砌筑及顶部斜砌等措施，不会对与之相连的连梁和墙肢的刚度产生严重的影

3所示预制剪力墙板的开洞填充构造响。但是图2，

不尽合理，其结构洞口范围内仅在中间夹层局部填

充轻质材料，其他部位仍为配筋混凝土，且结构洞口范围内的混凝土与主体剪力墙结构同时浇筑，同时安装，其对墙体和连梁的刚度有相当程度的影响。本文首先对不同高宽比的单片和双片联肢预

C1和C2（见图4，5），制剪力墙的典型构造模型C，

在政府大力推动下，以节能环保为主要目标，

以应用预制夹心保温混凝土外剪力墙板，预制叠合楼板、灌浆套筒钢筋连接为主要特点的新型装配高层混凝土剪力墙结构在我国有了较大范围的应用，数百万平方米的新型装配式住宅已建成，更多的类似工程正在建设中。与如火如荼的大范围应用相比，相关节点构造的研究和试验工作相对滞后，各种节点和连接方式层出不穷，需要逐一进行系统分析。

与现浇高层混凝土剪力墙非结构部分常采用

［作者简介］郭海山，博士，教授级高级工程师，国家一级注册结构工

E-mail：1270275186@qq．com程师，国家一级注册建造师，

［11-20收稿日期］2014-

26施工技术第44

卷

图1

Fig．1

现浇混凝土剪力墙开洞构造

Openingofcast-in-siteconcreteshear

wall

图5预制剪力墙结构的构造模型与计算模型（双片联肢）

图2

Fig．2

Fig．5

常用预制剪力墙开洞构造

Ｒealmodelandsimplifiedsimulationmodelsofprecastshearwallboard（couplingwall

）

Openingofcommonprecastshear

wall

图3Fig．3

预制混凝土剪力墙外墙板和内墙板

Outerandinnerprecastshearwallboard

从抗侧刚度和受力两方面进行精细有限元对比计算分析（采用SAP2000程序，用板壳元模拟墙单［1］元，计算单元网格划分如图6所示），以评估其差异大小。本文最后对一个33层的高层住宅的整体结构进行了分析，进一步比较了各构造模型对实际工程计算分析的影响

。

1单片剪力墙分析

1.1填充构造对不同高宽比单片剪力墙侧向刚度

影响分析

图6

Fig．6

剪力墙有限元模型

Finiteelementmodelsofshearwall

以单片剪力墙模型C作为基准（见图4），施加倒三角形侧向荷载，模拟地震作用，对不同高宽比单片剪力墙的侧向刚度进行了对比分析，计算结果如图7所示。

图4

Fig．4

预制剪力墙结构的构造模型与计算模型（单片）

Ｒealmodelandsimplifiedsimulationmodelsofprecastshearwallboard（singlewall）

2015No．3郭海山等：局部填充构造对新型装配整体式混凝土剪力墙结构整体性能影响分析

27

图7Fig．7

单片剪力墙模型侧向刚度Lateralstiffnessofsinglewall

从图7中可以看到，对于单片墙，随着墙的高宽

13，20，30层，比不断增大（5，墙高宽比分别对应为3.1，8.0，12.3，18.5），C1，C2模型与C模型的侧向

刚度（底部总剪力与顶部位移之比）差别逐渐降低，由5层时的刚度比为1.7和1.96，逐步降为30层时的1.08和1.11。

C2模型与C仍施加倒三角形侧向荷载，使C1，

模型最大层间位移角均达到1/1000，比较3个模型层间位移角分布差异，结果如图8所示。从图8a可

C2的层间刚度分配差别显以看到，模型C与C1，C模型的最大层间位移角位于墙中部第3层，著，而

C1，C2的最大层间位移角位于结构顶层；图8b，8c，8d也有类似现象。从图8d中可以看到，对于30层

C2模型与C模的单片剪力墙，虽然中高层部分C1，

型层间位移角差别不大（因为最大层间位移角均设为1/1000），但是低层部分的差别仍较为显著，最大差均达到20%。1.2

填充构造对不同高宽比单片剪力墙层剪力影响分析

C2模型与C仍施加倒三角形侧向荷载，使C1，

模型最大层间位移角均达到1/1000，比较各层的层剪力差别，计算结果如图9所示。从图9中可以看

C1，C2模型与C模型各层到，总高5层的剪力墙，

40%；随着层剪力的差别显著，最大分别达到30%，3个模型的层剪力差别迅速剪力墙总高度的增高，

3个模型的层剪力已变小，对总高30层的剪力墙，差别不大（因为最大层间位移角均设为1/1000），4.7%。最大仅分别相差1.3%，22.1

双片联肢剪力墙分析

填充构造对不同高宽比双片联肢剪力墙侧向刚度影响分析

以双片联肢剪力墙模型C作为基准（见图5），

施加倒三角形侧向荷载，模拟地震作用，对不同高13，20，30层高宽比分别对应为3.0，度（不同层数，4.7，7.0）双片联肢剪力墙的侧向刚度进行了对比分析，计算结果如图10所示。

从图10中可以看到，随着墙的高宽比不断增C1，C2模型与C模型的侧向刚度（

底部总剪力大，

图8Fig．8

剪力墙模型各层层间位移角（单片）Inter-storeydriftangleofsinglewall

但降低幅度不大。与顶部位移之比）差别逐渐降低，

对于双片联肢墙，即使是总高30层（高宽比7.0）的C2与模型C的差别也较显著，墙体，模型C1，分别达到1.09倍和1.35倍。

不同模型双片联肢剪力墙的层间位移角计算结果如图11所示。从图11中可以看到，模型C与C1，C2的层间刚度分配差别显著，对于总高13层（高宽比3.0）的墙体，54%；最大差分别达到21%，对于总高20层（高宽比4.7）的墙体，最大差分别达

45%；对于总高30层（高宽比7.0）的墙体，到27%，

32%。最大差分别达到22%，2.2

填充构造对不同高宽比双片联肢剪力墙层剪力影响分析

双片联肢墙各层的层剪力计算结果如图12所

示。从图12中可以看到，C1模型与C2模型各层层剪力的差别显著，对于总高13层（高宽比3.0）的

38%；对于总高20层墙体，最大差分别达到21%，

（高宽比4.7）的墙体，35%；最大差分别达到12%，对于总高30层（高宽比7.0）的墙体，最大差分别达

28施工技术第44

卷

图11Fig．11

双片联肢剪力墙模型各层层间位移角Inter-storeydriftangleofcoupling

wall

图9Fig．9

剪力墙模型各层层剪力（单片）Storeyshearforceofsingle

wall

图10Fig．10

双片联肢墙模型侧向刚度比较Lateralstiffnessofcouplingwall

35%。到9%，

2.3填充构造对双片联肢剪力墙应力分布影响

分析

对总高20层的双片联肢剪力墙，仍施加倒三角

C2模型与C模型最大层间位移形侧向荷载，使C1，角均达到1/1000，比较各模型底层墙体的应力云图

3种构造结果如图13所示。从图13中可以看出，计算模型墙肢应力分布差异显著。

3工程模型对比分析

某预制装配式剪力墙住宅，地上结构33层，地下1层，结构层高为3m，结构总高度为99m。抗震场地类别为II类场地

，设防烈度为7.5度（0.15g），

图12Fig．12

双片联肢剪力墙模型各层层剪力Storeyshearforceofcouplingwall

场地特征周期为0.35s。建设防地震分组为一组，

筑标准层平面如图14所示。结构的标准层墙肢编号及整体结构三维计算模型如图15所示。该结构外墙的窗下墙全部采用了夹层填充构造（模型C1），内墙未采用夹层填充构造；分析模型做了一定的简化，如图16所示。

2015No．3郭海山等：局部填充构造对新型装配整体式混凝土剪力墙结构整体性能影响分析

bbs.99jianzhu.com内容：建筑图纸、PDF/word 流程，表格，案例，最新,施工方案、工程书籍、建筑论文、合同表格、标准规范、CAD图纸等内容。