T形截面短肢剪力墙滞回性能试验研究

侯志成

（西安思源学院 城市建设学院，陕西 西安 710038）

T形截面短肢剪力墙滞回性能试验研究

侯志成

（西安思源学院 城市建设学院，陕西 西安 710038）

短肢剪力墙是我国兴起的一种新型抗侧力构件，与普通剪力墙相比有结构布置灵活、质量轻、洞口布置容易等优点。国内众多工程实例证明，该种结构形式具有重大经济和社会效益，很有发展前景。但是，短肢剪力墙存在着抗震性能不足弱点，本文提出局部设缝短肢剪力墙，以提高短肢剪力墙抗震性能。

T型截面；短肢剪力墙；局部设缝；滞回曲线

1.引言

传统混凝土建筑结构一般是框架结构、异形框架柱结构、框架--剪力墙结构以及剪力墙结构等。随着人民生活水平的不断提高，对房屋的使用功能、面积和房间组合等要求越来越高，尤其是建筑用地紧张又使得建筑必须向高层发展，但传统露梁露柱以及对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足现代社会人们对住宅空间的更高要求；因此为了满足建筑外观、造型、采光、功能、场地和使用净面积等方面的需要，提出了不露梁，不露柱，平面布置灵活等更高要求，于是在原有框架和剪力墙的基础上，逐步发展形成了能适应人们新住宅观念的高层住宅型式，即“短肢剪力墙”，这种剪力墙由于在很大程度上克服了普通框架与普通剪力墙的缺点，受到了建筑师的肯定，更得到了全国各地住户与房屋开发商的欢迎。

1.2 短肢剪力墙存在问题

众多学者对短肢剪力墙抗震性能的研究表明，T形截面短肢剪力墙当翼缘位于受拉侧时的延性明显低于翼缘位于受压侧时的延性；翼缘位于受拉侧时的破坏形态通常为小偏心受压，属于脆性破坏，而当翼缘位于受压侧时的破坏形态通常为大偏心受压，属于延性破坏，为了避免小偏心受压破坏，要求 T形截面短肢剪力墙轴压比限值应较低；另外，当在 T形截面短肢剪力墙腹板方向加载时，其滞回曲线的两侧存在不对称性,一头大一头小,翼缘受压时滞回曲线比较饱满,延性较好,翼缘受拉时滞回曲线狭窄尖细,中部呈捏拢现象，延性很差；就总体而言，T形截面短肢剪力墙抗震性能较差。但在 T形截面短肢剪力墙翼缘方向加载时，由于腹板内纵筋靠近中性轴，因此腹板纵筋对墙体延性、耗能影响较小，表现为滞回曲线在正负两个方向上基本对称，中部存在一些捏拢现象，但不是很明显，延性较好。针对上述问题，经过研究认为，造成上述现象的原因是因为 T形截面短肢剪力墙翼缘纵筋与腹板纵筋不对称，当翼缘处于受拉侧时，翼缘内过多的纵筋将增大腹板混凝土受压区高度，从而减小墙体截面的曲率延性，甚至造成墙体发生小偏心受压破坏，因此将配置在翼缘内的腹板纵筋与翼缘内其他纵筋采用竖缝分离，使仅配置在翼缘内的腹板纵筋参与截面腹板受力，而翼缘内其他纵筋仅参与截面翼缘受力，从而减小腹板的混凝土受压区高度，增大截面的曲率延性，提高墙体抗震性能，但应注意的是，由于墙体塑性铰区是影响墙体延性、耗能的主要区域，塑性铰区以外的墙体基本保持弹性状态，因此可将翼缘上竖缝仅设置在墙体塑性铰区，以保证墙体刚度不至因翼缘设缝而降低很多。还有，地震作用下，建筑结构或多或少会产生扭转，但短肢剪力墙抗扭能力较弱，因此短肢剪力墙层间扭转角限值也应进一步研究。

1.2 试验装置设计

首先，按预想试验荷载级数对油压千斤顶标定。试验中共用到 3个油压千斤顶，型号均为60T，完成了对应的油压表示数与荷载的标定。一台千斤顶用于施加竖向荷载，另两台千斤顶用于水平加载时固定底座。

第二，试件预加载，目的是使加载作动器中加力钢板与试件连接紧密，同时给所有螺栓二次拧紧。

最后，安装位移计。试验过程共用了5个电子位移计，量程都是20 cm。上部平台和底座的两边均设一个，剪力墙试件中间设一个，上下平台位移计的差值即为试件相对位移。5个位移计安装到位移架上后，调整位置，确保水平。完全安装好后，在试件上位移计的接触位置粘贴玻璃片，以便位移计弹簧杆能正确反映位移读数。试验开始前调整位移计指针在0刻度附近，并给位移计清零，详情见。

1.3 裂缝发展

⑴ TW650—1（传统无缝）加载

试验首先对TW650—1进行加载，按预先设计加载方案对试件施加竖向荷载，荷载大小按轴压比计算。试件破坏情况见图1。

图1 TW650—1试件破坏裂缝图

图2 TW650—2试件破坏裂缝图

⑵ TW650—2（局部设缝）加载

给试件TW650—2构件加载过程与TW650—1在加载初期情况相同。在“－”方向加载到时，在设缝位置明显出现两条裂缝，就是说这时裂缝完全分开并有一定裂缝宽度。以后裂缝发展情况与没设缝试件一样，但裂缝数目明显增多，且要比前一个裂缝开始位置高大约200mm，也就是从试件中间部位开始出现裂缝。裂缝呈现明显在缝的两端对称现象，见图2。

1.4 设缝与不设缝T形截面短肢剪力墙试件滞回曲线分析

⑴ 两组试件滞回曲线对比图

设缝与不设缝T形截面短肢剪力墙滞回曲线对比，见图3和图4。⑵ 两组试件骨架曲线对比图

图3 TW650滞回曲线对比图

图4 TW650骨架曲线对比图

设缝与不设缝T形截面短肢剪力墙骨架曲线，见图4。

从图中滞回曲线可以明显看出：

⑴．设缝T形剪力墙试件位移与滞回环面积均比未设缝大，表明设缝试件延性耗能均高于未设缝剪力墙。

⑵．未设缝试件的虚线下半轴中的滞回环面积明显比上半轴小，这是因为在“－”方向受力时，翼缘处于受压区，试件整体刚度较大，位移较小，而“+”方向受力时的腹板作为受压区情况则明显小于“－”方向的刚度，因此位移较大。设缝后剪力墙试件的滞回环正反向基本一致，表明设缝后两方向抗震能力基本相同。

⑶．两组试件承载能力差别不大，表明剪力墙在塑性铰设缝后不会对承载能力有显著影响。

⑷．设缝后滞回环比未设缝滞回环面积大得多，表明设缝后耗能加强，抗震能力提高。

[1] 华新钰．短肢剪力墙轴压比限值的研究[D]．南京航空航天大学硕士学位论文，2006．

[2] 张敏. 建筑结构抗震分析与减震控制[M]. 西南交通大学出版社，2007.12

[3] 彭飞，程文襄，陆和燕，等．短肢剪力墙的定义[J]．东南大学学报(自然科学版)，2007，37(2)：186—189．

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