钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究.pdf
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1、第 2 5卷 2 01 0正 第 1 期 2月 山 东 建 筑 大 学 学 报 J OUR NAL OF S HANDON G J I ANZ HU UNI VERS I TY Vo 1 25 No 1 F e b 2 0 1 0 文章编号 : 1 6 7 3 7 6 4 4 【 2 0 1 0 ) O 1 0 0 4 1 0 5 钢筋混凝 土剪力墙 抗震 性能试验研究 周广 强 , 孙恒军 , 周德源 ( 1 山东建筑大学 土木工程学院 , 山东 济南 2 5 0 1 0 1 ; 2 同济大学 结构工程与 防灾研究所 , 上海 2 0 0 0 9 2 ) 摘 要 : 通过 四片钢筋混凝土剪力
2、墙试件在低周反复荷载作用下 的试验 , 对 不同轴压 比和不 同配筋形式 的试 件的 破坏形 态及破坏 机制 、 耗能能力 、 延性性 能等进行 了对 比研究 。试验 表 明随着轴压 比的增 大 , 剪 力墙 的承载力 增 大 , 但同时延性和耗能减小 , 抗震性能 降低 ; 下部配有斜向对角腹筋的剪力墙 的耗能要 稍高 于普 通剪力墙 , 斜 向钢筋 的存 在对 阻止 底部 的剪 切滑移起 到了作 用。 关 键词 : 剪力墙 ; 抗震性 能 ; 延性 ; 耗 能 中图分 类号 : T U 3 7 5 文献标识码 : A Ex pe r i me nt a l r e s e a r c h
3、o n e a r t h qu a k e r e s i s t a nt be ha v i o r o f r e i n f o r c e d c o nc r e t e s he a r wa l l s Z H O U G u a n g q i a n g , S U N H e n g - j u n , Z HO U D e y u a n ( 1 S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g , S h a n d o n g J i a n z h u U n i v e r s i t y ,J i n a n 2
4、 5 0 1 0 1 ,C h i n a ; 2 R e s e a r c h I n s t i t u t e o f S t r u c t u r e E n g i n e e r i n g a n d D i s a s t e r P r e v e n t i o n , T o n i U n i v e r s i t y , S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2 ,C h i n a ) Abs t r a c t : Ba s e d o n t h e e x p e r i me n t o f f o u r r e i n f o r c
5、 e d c o n c r e t e wa l l s u nd e r l o w r e v e r s e d c y c l i c l o a d i n g, t h i s p a pe r s t u d i e s t h e e a r t h q u a k e r e s i s t a n t b e ha v i o r o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e wa l l s wi t h d i f f e r e n t r a t i o o f a x i a l c o mp r e s s i o n a n
6、 d r e i n f o r c e me nt t y p e,s u c h a s f a i l u r e p a t t e r n,f a i l u r e me c h a ni s m ,e n e r g y d i s s i p a - t i o n,d uc t i l i t y e t e Th e e x p e r i me n t s h o ws t ha t a x i a l c o mp r e s s i v e f o r c e r a t i o i n c r e a s e s wi t h s he a r wa l l s l
7、 o a d c a r r y i n g a bi l i t y,b u t t h e i r d u c t i l i t y,e n e r gy d i s s i pa t i o n a b i l i t y a n d e a r t h q ua k e r e s i s t a n t be h a v i o r d e c r e a s e a t t h e s a me t i me,a n d t h a t t h e e ne r gy d i s s i pa t i o n a bi l i t y o f t h e s h e a r wa
8、 l l s wi t h d i a g o n al b a r s i s b e t t e r t h a n t h a t o f c o mmo n o n e s ,wi t h d i a g o n al b a r s t o r e s i s t s he a r s l i p o n t h e bo t t o m o f t h e wa l l s Ke y wo r ds: s h e a r wa l l s;e a rthq u a ke r e s i s t a n t be h a v i o r ;d u c t i l i t y;e n
9、e r gy d i s s i pa t i o n 0 引言 剪力墙结构由于其抗侧移 刚度大, 能有效地减 小侧移 , 具有一定的延性 , 已逐渐成为现代高层建筑 中广泛应用的一种体系。剪力墙刚度大, 强度高 , 能 有效地减小侧移 , 在多遇地震下一般能很好地满足 抗震要求 。然而在大震 的情况下, 由于地震加速度 峰值大 , 输入的地震能量大 , 就要求剪力墙具有较好 的耗能能力 , 具有较好的延性 。 目前国内外学者对钢筋混凝土剪力墙的性能也 进行了广泛地研究 , 提出了很多改善钢筋剪力墙延 性性能的方法, 但都又存在着这样或那样的不足 , 在 实际应用中受到一些限制。钢筋混凝土剪力
10、墙的工 作机理及延性性能方面的研究也远没有柱和梁研究 得深入和成熟, 在 目前的钢筋混凝土剪力墙 的设计 规范中对以前 的研究成果也采用 的比较少 , 所 以继 收稿 日期 : 2 0 0 9 0 41 9 作者 简介 : 周广强 ( 1 9 7 5一) , 男 , 山东茌平人 , 讲师 , 硕士 , 主要从事混凝土结构及结构加固方面的研究 E - m a i l : z h o u g q s d j z u e d u e n 山 东 建 筑 大 学 学 报 2 0 1 0焦 续这方面的研 究仍具有很大 的必要性 和重要的价 值 。 本文通过设计钢筋混凝土剪力墙试件 , 考虑不 同轴压比和
11、不同腹筋配置形式 的情况, 进行低周反 复荷载下的试验, 研究不同轴压 比和不同腹筋配置 形式对钢筋混凝土剪力墙的强度 、 延性等性能的影 响 。 1 试验概况 1 1 试件设 计与制 作 试件与原型的尺寸比例为 1 : 4 , 共有四个试件 , 分为两组, 每组为两片墙。两组试件的尺寸完全相 同, 高宽比皆为 2 5 。第一组为 S W一 1 , S W 2 ; 第二组 为 S W 3 , S W- 4, 与第一组相 比, 腹板 中减少 了水平 腹筋 , 增加 了斜向交叉钢筋 ( 倾斜度为 4 5 。 ) , 二者的 含量相同。每组的两个试件的配筋完全相同。以上 两组试件的详细尺寸如图 1
12、所示。 试件全 部采用 C 3 0细石混凝 土浇注 , 实测 混 凝土 的轴心 抗 压强 度 、 立 方 体 抗 压 强度 分 别 为 3 0 8 MP a 和 3 7 3 3 MP a ,弹 性 模 量 为 2 9 6 1 0 M P a 。试件的详细配筋 如图 2所示 , 试 件 的尺 寸及配筋参数如表 1 所示 。 6钢筋的实测直径 、 屈服强度 、 极 限强度 和弹性模量分别为 6 1 8 ra m、 3 4 5 M P a 、 4 6 5 MP a和 1 9 6 X 1 0 MP a , 8钢 筋的相 应力 学 性 能 参 数 分 别 为 7 7 2 m m、 5 2 6 7 M P
13、 a 、 5 6 0MPa、 2 O1 X 1 0 MPa 十 6 3 7 5 6 3 8 广 意 l _ L IL 上 1 lI 一 单 位 : 3 0 0 9 0 0 3 0 0 3 5 0 3 0 0 3 5 0 图 1 试件尺寸 ; 一 主 薷 髯 对 :麟 彗 毒 麓 4 国 3 O 嚣 j 羔鬃铝 廷 譬 蓊: 芽j : 耨l 鬟 = j _;_王 = l 毯 | 一 2磷 0 i 尊 j 0 。“。j 簿 l 慧 : 一 j #髫 3 O 鬻 l。6国 90 D 6, _4 中6 国 l ff ) , 錾 甄 点 是 一 i4 3 0 5 4 0 t s o ; 3 。 再 。
14、, 4 3 。 s w一 1 ( S W一 2 ) S W一 3 ( s w- 4 )单位: m m 图 2 试件 配筋 表 1 试件尺寸及配筋参数 1 2试验方案及试验过程 加载装置如图 3所示 。将试件的底梁固定在实 验室台座上 , 可近似成固端 , 在加荷梁上放置两个同 步液压千斤顶 , 在千斤顶与反力架间安装了滚轴 , 使 试件能在水平向自由变形。为防止剪力墙平面外弯 曲失稳破坏 , 剪力墙上部高度处设置 了侧向支撑 , 支 撑与墙 面之间用滚轴相接( 图 4 ) , 以减小墙体与侧 向支撑之间的摩擦力。在水平反复荷载有 S c h e n c k 机加载, 由根据加载制度生成 的驱动
15、数据文件控制 加载。在顶粱上安装了四根拉杆 , 推时近端起作用 , 拉时远端起作用。 周广强等 : 钢筋混凝土剪力墙抗震性 4 3 图 3 试 验装 置 力架 斤 顶 载机 移计 向支撑 图 4侧 向支 撑 试验时先施加竖向荷载, 千斤顶严格对中, 以防 止墙体发生平面外失稳 , 可取满载的 4 0 6 0 重 复加载 2 3次 , 以消除试件 内部组织的不均匀性 , 然后再加至满载并在试验过程 中保持不变 。S W一 1 , S W 3竖向荷 载为 2 0 0 k N( 墙体 轴压 比约为 0 1 ) , S W一 2, S W- 4竖 向荷 载 为 4 0 0 k N( 墙 体轴 压 比约
16、 为 0 2 ) 。水平反复荷载采用荷载 、 位移混合控制的加 载制度 , 加载频率为 1 5 0 H z 。分 为两个 阶段 : 第一 阶段采用荷载控制 , 第二 阶段为位移控制。 2 试 验现象及试验 结果分析 2 1 试验破 坏 过程 及结 果分 析 ( 1 ) S W一 1 当水平荷载达到 4 5 k N时 , P l骨架 曲线上第 一 次出现明显转折 , 说 明混凝土已开裂 , 但由于此时 裂缝微小 , 现场并未观察 出任何裂缝。当水平力达 到 6 0 k N时, 在墙体一侧 暗柱底部 出现了第一条水 平微裂缝 , 当水平力达到 8 0 k N时, 原有水平裂缝变 宽并 向墙面发展
17、, 在墙体另一侧 暗柱底部也 出现 了 一 条水平裂缝 。当水平力达到 1 0 0 k N时 , 原有裂缝 进一步向墙面发展, 并在原有裂缝附近发现了几条 水平 裂 缝 , 试 件 进 入 屈 服 阶段 , 此 时 位 移 已达 1 4 m m, 此后改 为位移 控制。当位移控 制 =1 8 m m 时 , 在墙体一侧暗柱距基础约 2 c m处 出现了一条竖 向裂缝 。当位移控制达到=2 2 mm时 , 在墙体两端 距底部约 7 5 0 ra m范 围内出现 了多条水平裂缝并斜 向下发展。当位移控制达到= 2 6 ra m时, 墙面中部 出现了多条斜向裂缝 , 在墙面底部距基础约 3 c m处
18、 一 条水平 裂缝基本贯 通。到 当位 移控制循 环 = 2 8 mm时 , 斜向裂缝进一步发展 , 在墙面上 2 3高度 范围内已出现了更多的斜向对角裂缝 。当位移控制 达到 = 3 2 m m时, 墙体底部的水平裂缝增多 , 原有 水平裂缝进一步变宽并 向墙面中部发展 , 墙体一侧 的角部混凝土发生部分剥落 , 当位移控制达到 = 3 6 m m时 , 墙 角处混凝土剥落更加严重 , 墙体另一侧 的角部混凝土也出现剥落现象。当位移控制达到 = 5 0 m m第一次循环时 , 墙体一侧 的角部混凝土压 酥 , 发生严重破坏 , 纵筋受压屈 曲, 箍筋脱开 , 墙体承 载力急剧下降 , 试验结
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- 关 键 词:
- 钢筋混凝土 剪力 抗震 性能 试验 研究
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