裝配式輕鋼框架—輕墻組合結(jié)構(gòu)恢復(fù)力模型確定★

鄒曉光 賈穗子

(中國地質(zhì)大學(xué)(北京)工程技術(shù)學(xué)院，北京 100083)

0 引言

裝配式建筑具有優(yōu)化建筑質(zhì)量、提高作業(yè)效率、有效節(jié)約材料、節(jié)能減排、節(jié)省勞動力并改善勞動條件的優(yōu)點[1-5]?；谘b配式建筑的眾多優(yōu)良特性，從2016年起，我國就已經(jīng)將發(fā)展裝配式建筑的需求提升到了國家戰(zhàn)略的高度，進一步說明裝配式建筑在目前建筑結(jié)構(gòu)中的重要地位。

本文基于9榀裝配式輕鋼框架—墻體組合結(jié)構(gòu)低周反復(fù)加載試驗數(shù)據(jù)，通過Matlab程序提取骨架曲線并計算各試件主要特征點，同時提出適于該結(jié)構(gòu)類型的四線型恢復(fù)力模型，擬合各段計算公式，并與試驗中滯回曲線對比。

1 裝配式輕鋼框架—輕墻組合結(jié)構(gòu)

裝配式輕鋼框架—輕墻組合結(jié)構(gòu)中，輕鋼框架是由鋼管再生混凝土柱、梁通過加強型節(jié)點連接而成；輕墻采用再生混凝土墻板，部分輕墻帶鋼筋暗支撐或鋼板暗支撐。輕鋼框架梁和柱為方鋼管并灌注再生混凝土，輕鋼框架上焊接的鋼板條與輕墻上的邊框鋼板通過螺栓裝配連接。試件設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 裝配式輕鋼框架—輕墻組合結(jié)構(gòu)試件設(shè)計參數(shù)

試件的具體制作過程，尺寸、組成材料的力學(xué)性能及詳細試驗過程請參見文獻[6]。

2 骨架曲線及特征點計算

對于本試驗，各特征點確定原則為：開裂狀態(tài)是指墻板出現(xiàn)可見裂縫時對應(yīng)的荷載值和位移值；峰值狀態(tài)與破壞狀態(tài)通過試驗數(shù)據(jù)采集所得。為使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更加精確，保證最終擬合結(jié)果的準(zhǔn)確，故采用幾何法、能量等值法與R.Park法三種方法共同計算屈服荷載[7,8]。

最后取平均值作為最終計算結(jié)果，計算詳情見表2，其他特征點見表3。

基于Matlab自主編程，所編程序從正向開始加載測的數(shù)據(jù)，提取各個循環(huán)中的峰值點，并檢查最后是否存在不完整滯回環(huán)，最終提取出骨架曲線數(shù)據(jù)，繪制出的9組荷載F/kN—位移U/mm骨架曲線，以B1Z1-60-1和B1Z1-60-2為例，見圖1。

表2 屈服點計算

9榀試件骨架曲線的變化規(guī)律大致相同，均經(jīng)歷了彈性、屈服、承載力下降和彈塑性發(fā)展這4個階段。由于骨架曲線基本對稱，所以擬合的公式正負向呈對稱分布?；诠羌芮€的變化趨勢，本文建立四線型恢復(fù)力模型，通過Origin進行9榀試件各階段承載力公式的擬合：

第一段公式：F=100.83U。

第二段公式：正向：F=37.5U+500.29；

負向：F=37.5U-500.29。

第三段公式：正向：F=-44.72U+1 467.85；

負向：F=-44.72U-1 467.85。

第四段公式：正向：F=221.66；

負向：F=-221.66。

表3 試件主要特征點

3 恢復(fù)力模型曲線與試驗結(jié)果對比

由擬合的恢復(fù)力模型曲線對本試驗中的9榀試件滯回曲線進行對比，以B2Z1-60-1,B3Z1-60-3為例。

由圖2可得，恢復(fù)力曲線與試驗所得實際滯回曲線大致趨勢一致，吻合度較好，說明本文所提出的四線性恢復(fù)力模型可以較好的反映該類裝配式組合結(jié)構(gòu)的滯回性能。

4 結(jié)語

本文基于裝配式輕鋼框架—輕墻組合結(jié)構(gòu)低周循環(huán)荷載試驗所得數(shù)據(jù)，計算出了各特征點，并建立基于該結(jié)構(gòu)骨架曲線的四線型恢復(fù)力模型，將該模型中各段承載力與實測的結(jié)構(gòu)滯回曲線對比，吻合較好。可見本文所建立的該新型結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力模型能較好地表達結(jié)構(gòu)各階段的承載力，并在此類裝配式結(jié)構(gòu)的彈塑性地震反應(yīng)分析中進行合理利用。