T形截面短肢剪力墻滯回性能試驗研究

侯志成

（西安思源學院 城市建設學院，陜西 西安 710038）

T形截面短肢剪力墻滯回性能試驗研究

侯志成

（西安思源學院 城市建設學院，陜西 西安 710038）

短肢剪力墻是我國興起的一種新型抗側力構件，與普通剪力墻相比有結構布置靈活、質量輕、洞口布置容易等優點。國內眾多工程實例證明，該種結構形式具有重大經濟和社會效益，很有發展前景。但是，短肢剪力墻存在著抗震性能不足弱點，本文提出局部設縫短肢剪力墻，以提高短肢剪力墻抗震性能。

T型截面；短肢剪力墻；局部設縫；滯回曲線

1.引言

傳統混凝土建筑結構一般是框架結構、異形框架柱結構、框架--剪力墻結構以及剪力墻結構等。隨著人民生活水平的不斷提高，對房屋的使用功能、面積和房間組合等要求越來越高，尤其是建筑用地緊張又使得建筑必須向高層發展，但傳統露梁露柱以及對建筑空間的嚴格限定與分隔已不能滿足現代社會人們對住宅空間的更高要求；因此為了滿足建筑外觀、造型、采光、功能、場地和使用凈面積等方面的需要，提出了不露梁，不露柱，平面布置靈活等更高要求，于是在原有框架和剪力墻的基礎上，逐步發展形成了能適應人們新住宅觀念的高層住宅型式，即“短肢剪力墻”，這種剪力墻由于在很大程度上克服了普通框架與普通剪力墻的缺點，受到了建筑師的肯定，更得到了全國各地住戶與房屋開發商的歡迎。

1.2 短肢剪力墻存在問題

眾多學者對短肢剪力墻抗震性能的研究表明，T形截面短肢剪力墻當翼緣位于受拉側時的延性明顯低于翼緣位于受壓側時的延性；翼緣位于受拉側時的破壞形態通常為小偏心受壓，屬于脆性破壞，而當翼緣位于受壓側時的破壞形態通常為大偏心受壓，屬于延性破壞，為了避免小偏心受壓破壞，要求 T形截面短肢剪力墻軸壓比限值應較低；另外，當在 T形截面短肢剪力墻腹板方向加載時，其滯回曲線的兩側存在不對稱性,一頭大一頭小,翼緣受壓時滯回曲線比較飽滿,延性較好,翼緣受拉時滯回曲線狹窄尖細,中部呈捏攏現象，延性很差；就總體而言，T形截面短肢剪力墻抗震性能較差。但在 T形截面短肢剪力墻翼緣方向加載時，由于腹板內縱筋靠近中性軸，因此腹板縱筋對墻體延性、耗能影響較小，表現為滯回曲線在正負兩個方向上基本對稱，中部存在一些捏攏現象，但不是很明顯，延性較好。針對上述問題，經過研究認為，造成上述現象的原因是因為 T形截面短肢剪力墻翼緣縱筋與腹板縱筋不對稱，當翼緣處于受拉側時，翼緣內過多的縱筋將增大腹板混凝土受壓區高度，從而減小墻體截面的曲率延性，甚至造成墻體發生小偏心受壓破壞，因此將配置在翼緣內的腹板縱筋與翼緣內其他縱筋采用豎縫分離，使僅配置在翼緣內的腹板縱筋參與截面腹板受力，而翼緣內其他縱筋僅參與截面翼緣受力，從而減小腹板的混凝土受壓區高度，增大截面的曲率延性，提高墻體抗震性能，但應注意的是，由于墻體塑性鉸區是影響墻體延性、耗能的主要區域，塑性鉸區以外的墻體基本保持彈性狀態，因此可將翼緣上豎縫僅設置在墻體塑性鉸區，以保證墻體剛度不至因翼緣設縫而降低很多。還有，地震作用下，建筑結構或多或少會產生扭轉，但短肢剪力墻抗扭能力較弱，因此短肢剪力墻層間扭轉角限值也應進一步研究。

1.2 試驗裝置設計

首先，按預想試驗荷載級數對油壓千斤頂標定。試驗中共用到 3個油壓千斤頂，型號均為60T，完成了對應的油壓表示數與荷載的標定。一臺千斤頂用于施加豎向荷載，另兩臺千斤頂用于水平加載時固定底座。

第二，試件預加載，目的是使加載作動器中加力鋼板與試件連接緊密，同時給所有螺栓二次擰緊。

最后，安裝位移計。試驗過程共用了5個電子位移計，量程都是20 cm。上部平臺和底座的兩邊均設一個，剪力墻試件中間設一個，上下平臺位移計的差值即為試件相對位移。5個位移計安裝到位移架上后，調整位置，確保水平。完全安裝好后，在試件上位移計的接觸位置粘貼玻璃片，以便位移計彈簧桿能正確反映位移讀數。試驗開始前調整位移計指針在0刻度附近，并給位移計清零，詳情見。

1.3 裂縫發展

⑴ TW650—1（傳統無縫）加載

試驗首先對TW650—1進行加載，按預先設計加載方案對試件施加豎向荷載，荷載大小按軸壓比計算。試件破壞情況見圖1。

圖1 TW650—1試件破壞裂縫圖

圖2 TW650—2試件破壞裂縫圖

⑵ TW650—2（局部設縫）加載

給試件TW650—2構件加載過程與TW650—1在加載初期情況相同。在“－”方向加載到時，在設縫位置明顯出現兩條裂縫，就是說這時裂縫完全分開并有一定裂縫寬度。以后裂縫發展情況與沒設縫試件一樣，但裂縫數目明顯增多，且要比前一個裂縫開始位置高大約200mm，也就是從試件中間部位開始出現裂縫。裂縫呈現明顯在縫的兩端對稱現象，見圖2。

1.4 設縫與不設縫T形截面短肢剪力墻試件滯回曲線分析

⑴ 兩組試件滯回曲線對比圖

設縫與不設縫T形截面短肢剪力墻滯回曲線對比，見圖3和圖4。⑵ 兩組試件骨架曲線對比圖

圖3 TW650滯回曲線對比圖

圖4 TW650骨架曲線對比圖

設縫與不設縫T形截面短肢剪力墻骨架曲線，見圖4。

從圖中滯回曲線可以明顯看出：

⑴．設縫T形剪力墻試件位移與滯回環面積均比未設縫大，表明設縫試件延性耗能均高于未設縫剪力墻。

⑵．未設縫試件的虛線下半軸中的滯回環面積明顯比上半軸小，這是因為在“－”方向受力時，翼緣處于受壓區，試件整體剛度較大，位移較小，而“+”方向受力時的腹板作為受壓區情況則明顯小于“－”方向的剛度，因此位移較大。設縫后剪力墻試件的滯回環正反向基本一致，表明設縫后兩方向抗震能力基本相同。

⑶．兩組試件承載能力差別不大，表明剪力墻在塑性鉸設縫后不會對承載能力有顯著影響。

⑷．設縫后滯回環比未設縫滯回環面積大得多，表明設縫后耗能加強，抗震能力提高。

[1] 華新鈺．短肢剪力墻軸壓比限值的研究[D]．南京航空航天大學碩士學位論文，2006．

[2] 張敏. 建筑結構抗震分析與減震控制[M]. 西南交通大學出版社，2007.12

[3] 彭飛，程文襄，陸和燕，等．短肢剪力墻的定義[J]．東南大學學報(自然科學版)，2007，37(2)：186—189．

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1007-6344（2015）08-0024-01