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行业动态

国内外剪力墙结构优化研究现状

国外在剪力墙结构的设计计算以及优化设计等方面研究起步较早。1947 年 Chitty.L提出了连续栅片法来进行双肢剪力墙的弹性分析,Roseman.R在 1964 年在连续栅片法计算剪力墙内力的基础之,提出基于连续栅片的计算方法,并对计算的可靠性进性研究。1967 年 Coi1.A. 分析墙厚对剪力墙结构受力性能的影响,研究变厚度的双肢剪力墙受力性能,并对其进行了弹性分析。 Thomas Paulay在上世纪上世纪七十年代对剪力墙结构体系的延性性能、剪力墙的 R.C 联系梁和剪力墙的抗震构造措施等方面做了大量研究,并提出具体的增强剪力墙结构体系抗震性能的构造措施,即通过采用斜向交叉配筋方法能够有效的提高开洞剪力墙和连梁抗震性能。

从上世纪七十年代起,国外学者在对剪力墙结构弹性性能研究的基础上开始对剪力墙结构的弹塑性性能进行分析和研究,并做了大量的试验。其中,Cliick J.Pekau.C.A.和Kumarapillai.K.等人取得了大量研究成果。Paulay.T 对七层双肢剪力墙进行了弹塑性振动试验。Sozne.M通过对十层开洞剪力墙的结构模型进行了振动试验,对剪力墙结构的弹塑性进行分析。

国内对高层剪力墙结构的研究有很多,在对短肢剪力墙、洞口对剪力墙的影响、剪力墙结构优化等方面的研究取得了很多研究成果。高层剪力墙结构优化的研究主要有:傅学怡以剪力墙合理数量为研究对象,通过对剪力墙结构有限元分析分析和计算,得出确定剪力墙合理数量和计算方法;王法武以剪力墙结构的自重以及剪力墙结构的侧移作为优化目标,提出降低剪力墙结构自重的结构优化设计方法;邵志坚以实际工程为例利用有限元设计软件,将剪力墙的墙率、洞口数量、混凝土强度作为变量建立多个计算模型,得到三个变量对剪力墙结构的内力、位移以及刚度等抗震性能的影响;姚琦等以剪力墙结构的优刚度作为优化目标,分析影响剪力墙结构刚度的各个设计因素,通过对剪力墙结构中剪力墙的布置等因素进行优化,得到剪力墙合理刚度的优化设计原则,实现了对剪力墙结构的优化设计。李金兴、贺海滨等以剪力墙结构的抗侧移刚度作为优化设计变量,以以剪力墙结构的得到最小地震作用力最为优化目标,通过有限元计算分析得到取得剪力墙最优抗刚度的方法;

剪力墙结构中开洞率以及短肢剪力墙对结构性能影响的研究主要有:方鄂华、李青林 ,通过有限元软件计算和试验来分析剪力墙结构开洞率对剪力结构的抗震性能的影响,得出合理的开洞率能使连梁屈服,且能使整个结构具有良好的抗震性能;贺良国以剪力墙结构中墙体的水平及竖向配筋率、混凝土的强度等级作为研究变量,探索这些因素对短肢剪力墙的受力性能影响,通过试验和计算总结得到各个因素对断肢剪力墙受力性能的影响程度及规律。,马银、冯齐利用 ansys 有限元分析软件来模拟剪力墙结构中洞口变化对剪力墙结构受力性能的影响,得出当采用不规则开洞时剪力墙的底部应力明显增大,且出现明显的应力集中,故剪力墙结构设计时应避免出现不规则洞口;李杰利用 ansys 有限元分析软件分析了剪力墙开洞率、洞口的位置对剪力墙结构的整体刚度的影响,并得到其影响规律。

尽管对剪力墙结构的优化设计的研究已经很多,但是,基于绿色建筑的剪力墙结构优化设计的研究还是相对缺乏。基于绿色建筑剪力墙优化设计就是利用结构优化的基本理论和方法,结合剪力墙结构体系的特点,在使结构体系满足结构抗震性能等约束条件下,使剪力墙结构体系碳排量最小的一种设计方法。本文着重研究影响剪力墙结构体系碳排放的因素,探讨各因素与结构体系碳排量的关系,形成基于绿色建筑的剪力墙结构优化设计的途径,为促进结构体系的绿色发展进行探索。