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1、第 40 卷 第 3 期 建 筑 结 构 2010 年 3 月一 字 形 短 肢 剪 力 墙 结 构 抗 震 性 能 试 验 研 究韦 宏 , 龚 正 为 , 方 小 丹 , 陈 志 城(华 南 理 工 大 学 建 筑 设 计 研 究 院 ,广 州 510640)摘 要 设 计 制 作 了 6 片 一 字 形 短 肢 剪 力 墙 试 件 ,分 为 3 组 ,每 组 2 个 试 件 中 ,在 保 持 配 筋 率 一 致 的 情 况 下 ,一 个 采用 截 面 等 强 度 配 筋 ,另 一 个 设 置 暗 柱 。 对 其 进 行 了 低 周 反 复 荷 载 试 验 ,研 究 不 同 配 筋 形 式
2、 下 的 一 字 形 短 肢 剪 力 墙 的抗 震 性 能 。 基 于 试 验 结 果 ,对 试 件 的 破 坏 形 态 、 滞 回 性 能 、 位 移 延 性 、 耗 能 能 力 等 方 面 进 行 了 分 析 。 结 果 表 明 :设 置暗 柱 的 一 字 形 短 肢 剪 力 墙 的 承 载 能 力 、 位 移 延 性 和 耗 能 能 力 明 显 优 于 没 有 设 置 暗 柱 的 ,建 议 对 一 字 形 短 肢 剪 力 墙应 采 用 带 暗 柱 的 配 筋 形 式 。关 键 词 短 肢 剪 力 墙 ; 试 验 研 究 ; 滞 回 曲 线 ; 延 性 ; 抗 震 性 能Experimen
3、tal research on seismic performance of short2pier shear wall structure with rectangular sectionWei Hong , Gong Zhengwei , Fang Xiaodan , Chen Zhicheng(Architecture Design Institute of South China University of Technology , Guangzhou 510640 , China)Abstract :Six models of the rectangular section shor
4、t2pier shear wall (SPW) were designed and divided into three groups. In eachgroup , under the same reinforcement ratio , one specimen used uniform reinforcement and the other set concealed column. Themodels were tested under quasi2static , reversed cyclic horizontal loads in order to investigate the
5、 seismic performance underdifferent reinforcement layout pattern. Based on the experimental results , seismic performance of the rectangular section SPW suchas failure pattern , failure mechanism , characteristic loads , ductility and energy dissipation etc. were investigated. The results showthat t
6、he seismic performance of the rectangular section SPW with concealed column is better. It is proposed that the concealedcolumn should be planted at the rectangular section SPW.Keywords :short2pier shear wall ; test research ; hysteretic curve ; ductility ; seismic performance作 者 简 介 : 韦 宏 , 硕 士 , 教
7、授 级 高 工 , 研 究 员 , Email : hgweihong 1631com。0 引 言短 肢 剪 力 墙 是 指 墙 肢 截 面 高 度 与 厚 度 之 比 为 5 8的 剪 力 墙 1 ,短 肢 剪 力 墙 结 构 体 系 是 由 我 国 工 程 师 最早 提 出 来 的 2 。 目 前 ,有 关 一 字 形 截 面 短 肢 剪 力 墙 的试 验 与 研 究 不 多 ,对 其 性 能 的 了 解 还 不 够 充 分 ,现 行 规程 仅 对 其 布 置 、 抗 震 等 级 及 轴 压 比 限 值 等 比 普 通 剪 力墙 采 取 了 更 严 格 的 限 制 ,而 对 短 肢 剪 力
8、 墙 的 计 算 模 型 、配 筋 形 式 及 构 造 措 施 等 均 没 有 做 明 确 说 明 。 为 了 进 一步 了 解 有 关 一 字 形 短 肢 剪 力 墙 的 抗 震 性 能 ,对 不 同 配筋 方 式 的 一 字 形 截 面 短 肢 剪 力 墙 进 行 了 拟 静 力 试 验 ,研 究 其 破 坏 形 态 、 滞 回 性 能 、 位 移 延 性 和 耗 能 能 力 等 。1 试 件 设 计 与 加 载 制 度111 试 件 设 计 与 制 作制 作 了 6 个 试 件 ,分 为 三 组 :SPW1 ,SPW2 为 一 组 ,SPW3 ,SPW4 为 一 组 ,SPW5 ,SPW
9、6 为 一 组 。 三 组 试 件 墙肢 高 厚 比 分 别 为 5 ,615 和 8 ,同 组 试 件 中 配 筋 率 保 持 一致 ,SPW2 ,SPW4 ,SPW6 设 置 暗 柱 。 各 试 件 尺 寸 ( H h b) : SPW1 ,SPW2 为 1 000 500 100 ,SPW3 ,SPW4 为1 300 650 100 ,SPW5 ,SPW6 为 1 600 800 100。 试件 尺 寸 及 基 座 梁 配 筋 见 图 1 ,试 件 墙 肢 截 面 配 筋 见 图2。 由 于 试 验 室 加 载 设 备 最 大 推 力 约 为 450kN ,最 大 拉图 1 试 件 尺
10、寸 图力 约 为 250kN ,所 有 试 件 的 轴 压 比 均 为 012。试 件 钢 筋 采 用 HPB235 ,混 凝 土 为 C30 细 石 混 凝土 。 取 3 根 纵 向 钢 筋 进 行 拉 伸 试 验 ,测 得 其 平 均 屈 服强 度 为 362MPa ,平 均 极 限 强 度 为 500MPa ,平 均 屈 服 应变 为 1 680 。 对 测 得 的 各 项 数 值 取 均 值 时 ,如 果 正 负偏 差 在 15 %以 上 ,则 取 中 间 值 作 为 平 均 值 。 在 试 件 制作 时 对 混 凝 土 取 样 ,制 作 150 150 150 标 准 立 方 体 试
11、块 9 个 ,并 与 试 件 在 同 等 条 件 下 养 护 ,测 得 其 压 力 试 验17图 2 墙 肢 截 面 配 筋 图值 并 计 算 出 立 方 体 抗 压 强 度 标 准 值 为 32104MPa。 经 过换 算 ,可 得 出 轴 心 抗 压 强 度 标 准 值 为 21143MPa ,设 计 值为 15131MPa。112 试 验 装 置 和 加 载 制 度试 验 采 用 电 液 伺 服 加 载 系 统 (MTS) 在 试 件 顶 部 施加 往 复 水 平 荷 载 ,通 过 反 力 墙 由 水 平 作 动 器 施 加 。 在试 件 的 顶 梁 上 布 置 分 配 梁 对 试 件
12、施 加 均 布 竖 向 荷 载 。在 上 部 两 根 钢 梁 之 间 设 有 滚 轴 ,以 保 证 试 件 顶 部 自 由活 动 。 整 个 试 验 加 载 装 置 见 图 3。图 3 试 验 加 载 装 置 图加 载 制 度 执 行 文 3的 有 关 条 例 。 正 式 试 验 前 ,先预 加 反 复 荷 载 2 次 ,使 结 构 试 件 各 个 装 置 组 成 部 分 紧密 接 触 ,避 免 在 加 载 过 程 中 产 生 虚 位 移 ,并 同 时 检 查 加载 设 备 是 否 安 全 可 靠 ,检 验 各 个 仪 表 的 工 作 状 态 是 否正 常 ,包 括 数 据 采 集 仪 、 静
13、 态 应 变 仪 、 位 移 百 分 表 等 的读 数 。 如 所 有 仪 器 均 正 常 工 作 ,将 预 加 载 卸 载 并 将 数据 采 集 仪 平 衡 调 零 ,进 行 正 式 分 级 加 载 。 对 试 件 分 级加 载 时 ,均 在 持 荷 一 段 时 间 待 各 仪 表 稳 定 后 ,进 行 数 据采 集 。 试 验 预 加 载 值 取 相 应 试 件 计 算 开 裂 荷 载 值 的30 %(利 用 ANSYS 有 限 元 程 序 计 算 SPW1 SPW6 的 开裂 荷 载 分 别 为 62 ,74 ,83 ,88 ,90 ,92kN) 。试 验 开 始 后 ,首 先 施 加
14、竖 向 荷 载 ,一 次 加 到 设 计 控制 的 数 值 ,该 数 值 由 试 验 设 计 的 轴 压 比 确 定 。 在 整 个试 验 过 程 中 ,保 持 竖 向 荷 载 数 值 不 变 。 试 件 屈 服 以 受拉 钢 筋 的 屈 服 为 标 准 。 在 试 件 屈 服 前 ,水 平 反 复 荷 载以 荷 载 大 小 控 制 ,每 级 荷 载 下 加 载 过 程 均 反 复 2 次 ;试件 屈 服 后 ,以 屈 服 位 移 y 作 为 控 制 参 数 ,实 施 等 位 移加 载 ,以 后 每 级 加 载 使 试 件 位 移 等 于 y 的 整 数 倍 ,并在 每 一 级 荷 载 下 将
15、 加 载 过 程 反 复 3 次 。 按 此 制 度 加载 ,直 到 试 验 结 束 。当 试 件 破 坏 ,无 法 继 续 加 载 ,或 水 平 荷 载 下 降 到 最大 荷 载 的 85 %以 下 时 停 止 试 验 。 试 验 过 程 中 ,始 终 保持 反 复 加 载 的 连 续 性 和 均 匀 性 ,加 、 卸 载 的 速 度 一 致 。2 试 验 结 果 分 析211 试 件 破 坏 及 滞 回 性 能21111 试 件 SPW1 和 SPW2试 件 SPW1 在 正 向 第 一 次 加 载 至 70kN 时 ,墙 肢 一侧 离 根 部 约 50mm 高 度 处 出 现 水 平 裂
16、 缝 ,标 志 着 试 件开 始 进 入 开 裂 阶 段 。 随 着 荷 载 的 不 断 增 加 ,裂 缝 宽 度不 断 增 大 ,同 时 出 现 新 的 裂 缝 。 当 水 平 荷 载 达 到 85kN时 ,最 外 侧 纵 向 受 拉 钢 筋 达 到 屈 服 应 变 ,标 志 着 试 件 达到 屈 服 。 此 后 加 载 方 式 改 为 位 移 控 制 ,试 件 的 屈 服 位移 为 4mm。在 位 移 加 载 的 初 始 阶 段 ,前 期 出 现 的 混 凝 土 裂 缝明 显 加 宽 。 先 出 现 的 水 平 裂 缝 随 着 位 移 的 不 断 增 大 向墙 体 腹 部 发 展 ,与 对 边 出 现 的 弯 剪 裂 缝 相 交 并 斜 向 下发 展 延 伸 直 至 基 座 梁 。 最 后 ,在 墙 肢 与 基 座 梁 交 界 处出 现 的 水 平 裂 缝 在 以 后 的 加 载 中 集 中 展 开 ,反 复 张 开闭 合 。 此
