高木剪力墙抗侧性能有限元分析

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木剪力墙是轻型木结构中抵抗风载、地震作用等水平荷载的主要竖向构件。其抗侧性能与制作墙板的许多因素有关,这些因素包括:有无横撑、覆面板布置形式、覆面板厚度、钉子直径、覆面板中间排钉子间距、墙骨柱间距和墙体尺寸等。木剪力墙可分为有横撑的剪力墙和无横撑的剪力墙两种。无横撑的剪力墙侧向承载能力不及有横撑的剪力墙,但它具有省时、省材料的特点,已颇受建造商的青睐。加拿大木结构设计标准CSA 086-01(2001)和中国《木结构设计规范》GB50005—2003增加了无横撑剪力墙设计的有关内容,但只适用于高度不超过2.44m的墙体,且覆面板为水平布置。本文采用SAP2000通用软件对4.88m×4.88m有、无横撑的高剪力墙和6.10m×6.10m无横撑的高剪力墙共96块墙体进行了静力单调侧向加载有限元分析,得到了不同构造因素对有、无横撑高剪力墙抗侧性能的影响程度。分析结果表明:对于有横撑的高剪力墙,覆面板横向布置的抗侧能力比覆面板竖向布置的墙体高,高出的比例随其它构造因数的变化而变化。钉子直径和覆面板厚度的改变对有横撑剪力墙的抗侧能力有很大的影响。当覆面板中间排钉子个数减少时,剪力墙侧向承载能力和刚度基本不变。当墙骨柱间距增大时,覆面板竖向布置的剪力墙抗侧能力基本没有影响,而覆面板横向布置的剪力墙抗侧能力有明显下降。对于无横撑的高剪力墙,覆面板横向铺设的剪力墙抗侧力和抗侧刚度不及覆面板竖向铺设的剪力墙。覆面板竖向布置,横向拼缝连续的剪力墙抗侧能力又不及横向拼缝错开的剪力墙。钉子直径和覆面板厚度的变化对无横撑剪力墙侧向承载能力和刚度有很大的影响,采用较厚的覆面板及相应较大直径的钉子能大大提高木剪力墙的侧向承载能力和刚度。当覆面板中间排的钉子个数减少时,覆面板竖向布置,横向拼缝错开的剪力墙侧向承载能力和刚度基本不变,覆面板横向布置或覆面板竖向布置且横向拼缝连续的剪力墙侧向承载能力和刚度都有明显的下降。木墙骨柱布置较稀时,覆面板竖向布置,横向拼缝错开的剪力墙侧向承载能力和刚度有一定下降,覆面板横向布置或覆面板竖向布置且横向拼缝连续的剪力墙侧向承载能力和刚度下降更为明显。本文通过以上结论对无横撑高剪力墙承载能力作进一步总结,并与CSA086-01(2001)中对高度不超过2.44m无横撑木剪力墙承载能力的修正系数进行了对比,提出了对4.88m×4.88m和6.10m×6.10m无横撑剪力墙承载能力修正系数的相关建议。文章最后对需进一步研究的内容进行了简要的讨论。
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