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1、轉(zhuǎn)換層上層剪力墻剪力超限???引言???????近幾十年來，帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)由于底部空間大，布置靈活方便，在國內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用[1]。涌現(xiàn)出來帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑形式多樣，包括梁式轉(zhuǎn)換、厚板轉(zhuǎn)換、箱型轉(zhuǎn)換、桁架轉(zhuǎn)換、斜柱轉(zhuǎn)換等多種形式，其中梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)由于受力明確直接、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層還能提供一定的建筑、設(shè)備利用空間，且抗震性能較其他形式的轉(zhuǎn)換層更具優(yōu)勢，使其成為目前應(yīng)用最廣泛的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，而梁式轉(zhuǎn)換層上部通常為剪力墻體系[2]。???????許多設(shè)計(jì)師在處理轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)時(shí)，常常碰到轉(zhuǎn)換層上部剪力墻在豎向荷載作用下剪力偏大(抗剪承載力不滿足要求)的情況，有設(shè)計(jì)師認(rèn)為這是屬于計(jì)算軟件分析結(jié)果

2、的失真，由于墻網(wǎng)格和轉(zhuǎn)換梁的協(xié)調(diào)變形使得內(nèi)力存在不合理的突變現(xiàn)象，在實(shí)際工程中由于結(jié)構(gòu)能夠自我調(diào)節(jié)使這種突變力得以分散，在設(shè)計(jì)中碰到剪力超限可以酌情予以忽略，按照規(guī)范最大限值配筋即可。??????本文就某實(shí)例工程在豎向荷載作用下剪力超限的墻肢為研究對(duì)象，采用ABAUQS、YJK、ETABS等有限元軟件進(jìn)行計(jì)算，并取出轉(zhuǎn)換層及其上部四層，在ABAUQS建立全實(shí)體模型分析對(duì)比，探索單元類型是否是引起剪力突變的原因，并提供一種經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)確的計(jì)算模型，為設(shè)計(jì)人員提供參考。???????1工程概況???????某工程為一棟兩層地下室，上部33層，建筑高度106.9m的住宅樓。轉(zhuǎn)換層位于地上二層，轉(zhuǎn)換層

3、及轉(zhuǎn)換層以下一層為大開間的服務(wù)大廳。通過梁式轉(zhuǎn)換，上部轉(zhuǎn)換為剪力墻體系的一梯四戶的住宅。其中電梯及樓梯間剪力墻全部落地，形成核心筒（圖1）。???????該工程位于7度（0.1g）區(qū)，場地類別為Ⅲ類，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，修正后的基本風(fēng)壓為0.4kN/m2，地面粗糙度為B類。??????????2計(jì)算結(jié)果???????通過YJK軟件計(jì)算發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換層上一層(第3自然層)，7號(hào)軸線上的剪力墻(墻肢1)剪力超限，輸出提示信息如下：????????**(組合號(hào):30)截面不滿足抗剪要求V/b/h0=6.78>1/γre*0.15*βc*fc=4.08???????《砼規(guī)范》11.7.3??????

4、?在第30號(hào)組合中，剪力主要由恒載作用貢獻(xiàn)，其值為1151.3kN遠(yuǎn)大于水平地震作用下的剪力306.6kN。而轉(zhuǎn)換層以上第二層(第6自然層)該墻肢，在豎向恒載作用下的剪力驟然變小，為88.4kN。同時(shí)，通過查看轉(zhuǎn)換層以上幾層其他墻肢豎向荷載（恒載、活載）作用下產(chǎn)生的剪力，均有突變現(xiàn)象。一般轉(zhuǎn)換梁上第一層的剪力比上兩層剪力大7~12倍，而且豎向荷載作用下的剪力有如下規(guī)律：???????(1)?剪力墻落地時(shí)，不會(huì)有突變現(xiàn)象，上部剪力均比較均衡。???????(2)?當(dāng)剪力墻位于轉(zhuǎn)換梁跨中時(shí)，剪力突變現(xiàn)象不明顯，完全位于轉(zhuǎn)換梁跨中時(shí)沒有突變現(xiàn)象，上部各層剪力墻剪力均衡。???????(3)?當(dāng)

5、剪力墻一端放置在硬支座(墻柱上)，另一端放置在軟支座(轉(zhuǎn)換梁上)時(shí)突變最較為明顯。而且隨著軟支座越軟(離跨中越近)表現(xiàn)得越顯著。???????(4)?通過增加轉(zhuǎn)換梁高度，提高抗彎剛度對(duì)減緩剪力突變只能在一定程度上緩解，作用效果非常有限。???????將模型導(dǎo)入ETABS、MIDAS中，三套軟件對(duì)轉(zhuǎn)換梁處理均采用殼單元，轉(zhuǎn)換柱采用桿元。分析計(jì)算后，分別對(duì)比該墻肢的上下四層豎向荷載作用下產(chǎn)生的剪力如圖2所示。對(duì)比計(jì)算結(jié)果，計(jì)算結(jié)果都吻合很好，轉(zhuǎn)換梁上一層的剪力墻在恒載下產(chǎn)生的剪力均出現(xiàn)突變現(xiàn)象，且較上二層出現(xiàn)一個(gè)數(shù)量級(jí)上的增幅。???????3單元影響分析???????為研究豎向荷載作用下產(chǎn)

6、生墻剪力偏大的是否是由于桿、殼單元不能很好地模擬實(shí)際三維情況，采用大型通用有限元軟件ABAQUS建立不同單元類型模型進(jìn)行分析。其中實(shí)體單元采用C3D20R，這樣能有效的防止剪力自鎖現(xiàn)象，避免模型在彎曲時(shí)過于剛硬，二次減縮積分的選取也能減少網(wǎng)格密度對(duì)結(jié)果的影響[3]。殼單元采用較為強(qiáng)健的四邊形減縮積分單元S4R[4]，梁單元采用考慮剪切變形的Timoshenko梁B32。為兼顧還原空間約束、減少多種因素間的相互干擾，分單片墻分析和整體空間分析，在整體空間分析中還采用建筑結(jié)構(gòu)專用有限元軟件YJK建模，能方便地建模、調(diào)整網(wǎng)格尺寸、轉(zhuǎn)變計(jì)算簡圖，同時(shí)也對(duì)比YJK、ETABS與ABAQUS結(jié)果，驗(yàn)

7、證其計(jì)算精度上是否滿足要求。???????1.1空間整體分析???????選取某工程案例中轉(zhuǎn)換層及轉(zhuǎn)換層以上4層部分房間在ABAQUS中分別建立實(shí)體模型(a)、殼元墻和桿元梁柱模型(b)、殼元墻和實(shí)體轉(zhuǎn)換層模型(c)。每片剪力墻上施加1200kN/m的均布荷載，對(duì)于實(shí)體單元在截面施加等效壓強(qiáng)，每層樓板施加10kN/m2的均布荷載，所有單元網(wǎng)格都采用0.1m的網(wǎng)格密度。三類模型應(yīng)力云圖如圖3所示，圖中可以看出三者的應(yīng)力分布均比較接近，