高性能混凝土剪力墙抗震试验研究现状

周 梦 杰

(北京建筑大学，北京 100044)



高性能混凝土剪力墙抗震试验研究现状

周 梦 杰

(北京建筑大学，北京 100044)

从设置约束性构件、钢骨架加固、加入型钢暗支撑等方面，介绍了改进高性能混凝土剪力墙抗震性能的相关研究成果，并对再生混凝土剪力墙和装配式剪力墙的发展前景进行了展望，为类似问题的研究奠定了基础。

高性能混凝土，剪力墙，再生混凝土，抗震性能

1 概述

采用高性能混凝土剪力墙结构的高层建筑是我国这些年来的发展重点。但是，由于应用时间不长，大多数使用高性能混凝土剪力墙的建筑还没有经历过严重地震灾害的考验。因此,对高性能混凝土剪力墙的抗震性能还需要更进一步的研究，对一些新型的剪力墙结构形式也需要不断地验证。为了增强高性能混凝土剪力墙的各项抗震指标,可采用如下措施:在剪力墙截面两端边缘增加设置约束性构件；采用钢骨架加固剪力墙；在剪力墙中加入型钢暗支撑。在此基础上可以使用再生混凝土循环利用建筑废料，也可以采用预制装配工艺加快建设进度。

2 高性能混凝土剪力墙抗震理论与试验研究

2.1 带约束边缘构件的高强混凝土剪力墙

刘旭[1]研究了轴压比对钢管钢筋混凝土剪力墙抗震性能的影响。通过四个配置钢管的低矮钢筋混凝土剪力墙试验得出以下结论:钢管的加入可以大大增强高轴压比下试件的稳定性；随钢管数量的增加，试件的延性有了显著的提高；钢管的安放位置对墙体耗能性能的影响并不明显；在混凝土剪力墙中配置钢管对于建筑抗倒塌能力有很好的帮助作用，在大震下能够很好的保证构件的变形能力、承载能力、抗侧刚度和耗能能力,是一种高性能的新型剪力墙。

丁永君、于敬海、李端等人[2]对带双连梁混凝土剪力墙试件进行了抗震试验。研究发现:在配筋率相同的情况下，分缝双连梁双肢剪力墙相比小跨高比单连梁双肢剪力墙的承载力和弹性阶段刚度降低了约25%，而延性和耗能能力增加了约30%；双连梁剪力墙结构能有效减小连梁的内力，提高了这种结构的延性。从而解决了连梁截面受剪承载力不足而发生剪切破坏的问题。

2.2 钢骨架高强混凝土剪力墙

武敏刚、吕西林[3]对钢骨联肢剪力墙进行了试验，深入研究了这种剪力墙的抗震性能。试验表明：就破坏形态而言，钢骨混凝土低剪力墙与普通混凝土低剪力墙没有明显差别。但是钢骨混凝土低剪力墙的抗剪承载力显著提高，墙体的变形能力也有所加强，墙体刚度的退化也相对缓慢；钢骨在墙体出现裂缝后负担了较大的荷载。这说明钢骨混凝土低剪力墙的钢骨与混凝土间发生了内力重分配现象；钢骨剪力墙承载力的试验实测值与规范计算值基本吻合,说明利用现有规范能够可靠地计算钢骨剪力墙的承载力。

董宏英、于传鹏、曹万林等人[4]研究了钢骨混凝土—钢板深梁—混凝土条带组合剪力墙抗震性能。研究表明:这种新型的组合剪力墙有着与整体剪力墙和带竖缝剪力墙的相似之处，它的变形特性介于两者之间;在受力过程中，钢骨混凝土、钢板深梁、混凝土条带充分发挥了自身及相互的作用，有效地消耗了地震的能量；对剪力墙抗震性能有显著影响的钢板深梁的几何参数；作为该结构的核心，钢骨混凝土—钢板深梁实现了延性屈服，其位移角达1/50，损伤修复后仍具有良好的抗震性能。

2.3 采用型钢暗支撑的高强混凝土剪力墙

曹万林、张建伟、崔立长等人[5]研究了钢筋混凝土带暗支撑双功能低矮剪力墙抗震性能，得到以下初步结论:相比普通的低矮剪力墙，通过增加边框、暗支撑和开通缝等方式，能使低矮剪力墙的承载力增加18%、耗能增长70%、延性提高69%、后期刚度也有显著提高。

刘磊[6]进行了带暗支撑型钢的高强混凝土低矮剪力墙试验。通过研究发现，剪切破坏通常会发生在剪跨比不大于1的型钢高强混凝土低矮剪力墙中。合理的布置型钢的位置再加上优化构造措施，可以提高型钢高强混凝土低矮剪力墙的延性、变形能力以及耗能能力；相比于普通的型钢高强混凝土低矮剪力墙，带有暗支撑的型钢高强混凝土低矮剪力墙在开裂荷载、极限荷载、极限位移、耗能能力和位移延性方面都有幅度不大的加强；因此，通过增加暗支撑的方式可以改善型钢高强混凝土低矮剪力墙的抗震性能；试验还发现型钢暗支撑的抗震效果要好于钢筋暗支撑。

2.4 采用再生混凝土的剪力墙

曹万林、张建伟等人[7]通过试验研究了再生混凝土低矮剪力墙的抗震能力。发现再生混凝土低矮剪力墙的延性性能、承载能力等抗震性能指标随着再生骨料取代率的增加而稍有下降。普通混凝土剪力墙的承载力、延性、耗能能力和刚度要略优于再生混凝土低矮剪力墙。相比于普通混凝土低矮剪力墙，再生混凝土低矮剪力墙的承载能力没有明显降低，可以满足抗震设计要求。

徐明、王韬、陈忠范[8]研究了高温后再生混凝土单轴受压应力—应变关系，得到以下初步结论:在相同的试验温度下，随着混凝土中再生骨料比例的不断增多，再生混凝土材的峰值应变会随之增加，而其弹性模量则会随之减小;峰值应变和泊松比随着温度的升高，先增大而后又有所减小，并在温度达到约400 ℃后增幅最大；单独加入再生粗骨料或再生细骨料对混凝土试块的力学特性的影响相对统一，同时加入再生粗骨料和再生细骨料时混凝土试块的力学性能衰减较快。

2.5 预制混凝土双板剪力墙

叶燕华、孙锐、汪恒等人[9]进行了7片预制混凝土双板剪力墙试件的抗震试验。以现浇混凝土种类、边缘构件约束形式、轴压比及保温层作为试验变化参数，重点研究其破坏形态、裂缝分布、耗能、延性及刚度。结果表明：现浇自密实混凝土与现浇普通混凝土双板剪力墙破坏形态及裂缝分布相似，两者抗震指标接近，破坏时现浇自密实混凝土双板剪力墙的刚度和柔性系数略大；现浇层和预制板结合紧密，可以很好的协同工作，整体性能良好。

肖全东，郭正兴[10]对2个装配式和1个现浇短肢剪力墙试件进行了对比试验。为提高结构整体性和竖向钢筋的搭接连接性能，剪力墙外边缘的两根竖向钢筋使用平面桁架形式，竖向钢筋采用U形钢筋连接，同时在暗柱区加螺旋箍筋提供约束。结果表明，与现浇试件相比，装配式试件具有相近的承载能力、位移延性及耗能能力，抗震性能无明显差异。

3 结语

提高和改进高性能混凝土剪力墙的抗震性能是亟待解决的问题。通过上文的介绍可以看出，在普通的钢筋混凝土剪力墙结构的基础上加入一些设计合理的强化构件可以有效的改善其抗震性能。研究表明：带约束边缘构件的高强混凝土剪力墙、钢骨架高强混凝土剪力墙、型钢暗支撑高强混凝土剪力墙都能满足我国抗震设计规范的要求，能够有效地抵抗地震作用。其延性以及耗能能力比传统剪力墙有明显的提高，具有广阔的应用前景。对于再生混凝土的研究还处于起步阶段，但它有节约资源、降低成本、循环使用的巨大优势。装配式混凝土双板剪力墙，设计简单，工厂自动化生产程度高，相信会在未来的工程建设中得到广泛的应用。

[1] 刘 旭.配置钢管低矮RC剪力墙的抗震性能试验研究[D].扬州：扬州大学,2013.

[2] 丁永君，于敬海，李 端，等.高强钢筋高强混凝土双连梁剪力墙抗震性能试验研究[J].建筑结构学报，2015(3)：56-63.

[3] 武敏刚，吕西林.钢骨联肢剪力墙抗震性能试验研究[J].结构工程师，2004(5)：52-56.

[4] 董宏英，于传鹏，曹万林，等.钢骨混凝土—钢板深梁—混凝土条带组合剪力墙抗震性能试验研究[J].建筑结构学报，2013(S1)：192-199.

[5] 曹万林，张建伟，崔立长，等.钢筋混凝土带暗支撑双功能低矮剪力墙抗震性能试验研究[J].建筑结构学报，2003(1)：46-53.

[6] 刘 磊.高轴压比带暗支撑型钢高强混凝土低矮剪力墙抗震性能的试验研究[D].重庆：重庆大学，2005.

[7] 曹万林，刘 强，张建伟，等.再生混凝土低矮剪力墙抗震性能试验研究[J].世界地震工程，2009(1)：1-5.

[8] 徐 明，王 韬，陈忠范.高温后再生混凝土单轴受压应力—应变关系试验研究[J].建筑结构学报，2015(2)：158-164.

[9] 叶燕华，孙 锐，汪 恒，等.现浇自密实混凝土的预制混凝土双板剪力墙抗震性能试验研究[A].2013年全国土木工程研究生学术会议论文集[C].北京：中国建筑工业出版社,2014：606-611.

[10] 肖全东，郭正兴.装配式混凝土双板短肢剪力墙抗震性能试验研究[A].2013年全国土木工程研究生学术会议论文集[C].北京：中国建筑工业出版社,2014:626-631.

Research status of seismic test of high-performance concrete shearing wall

Zhou Mengjie

(BeijingUniversityofBuilding,Beijing100044,China)

Starting from aspects of setting binding components,steel skeleton reinforcement and adding steel concealed bracing,the paper introduces relevant seismic performance research achievements of improved high-performance concrete shearing wall,and makes a prospect of the recycled concrete shearing wall and assembly-style shearing wall,which has laid a foundation for studying similar problems.

high-performance concrete,shearing wall,recycled concrete,seismic performance

1009-6825(2016)29-0037-02

2016-08-03

周梦杰(1989- )，男，在读硕士

TU528

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