钢筋混凝土带暗支撑剪力墙抗震性能试验研究

【摘要】在现代的工程建设中，大多建筑都是采取用钢筋混凝土结构 以保障建筑的安全稳定性。因此，钢筋混凝土的性能及施工技术受到了众多领域的关注，许多建筑技术人员都对其有进行了众多的研究试验，带暗支撑剪力墙抗震性能试验研究只是钢筋混凝土研究中的一小部分，本文将对钢筋混凝土带暗支撑剪力墙抗震性能试验进行研究分析。

【关键词】钢筋混凝土，暗支撑剪力墙，抗震性能，试验研究

中图分类号：TV331文献标识码： A

一、前言

近些年来，地震灾害的发生频率逐步增大，建筑的抗震性研究成为了工程建筑领域中一重大问题，做好工程建筑的抗震性工作是建筑施工工作人员的，这样才能 使工程建筑给人们带来安全感，以更好的为人们所服务。

二、短肢剪力墙结构的研究现状

1、短肢剪力墙结构计算模型研究

短肢剪力墙结构的构件形式较多，且其布置一般不太规整。故作整体分析时宜采用三维的分析方法。其中竖向构件可采用开口薄壁杆模型，如用墙元模型则更为合理。对于具有结构转换层的情况，应用平面有限元方法对其自身作较详细的局部分析。

目前在工程设计中对短肢剪力墙进行分析的软件,其分析模型与进行普通剪力墙分析所采用的模型相同,多采用薄壁柱杆元或墙元模型。短肢剪力墙结构肢长较短，较高细，接近于杆件性能，故以薄壁柱杆元模型为力学模型计算短肢剪力墙结构能反映结构的受力。

2、短肢剪力墙结构抗震性能研究

许多研究者对短肢剪力墙试件和由短肢剪力墙及中部核心筒组成的剪力墙―筒体结构的抗震性能进行了研究。通过对反复荷载下短肢剪力墙的承载力、耗能能力、破坏形式等方面的研究，认为其薄弱环节改善后，可以用于震区的高层住宅建设。刘伟等通过对6片双肢短肢剪力墙结构试件的低周反复荷载试验，分析了内力的变化规律,并对不同肢厚比大小的短肢墙结构进行了定量评价。认为其能够满足“强柱弱梁”的抗震要求,试件屈服时连梁达到了屈服,墙肢截面承载能力并未完全发挥，是一种可靠的结构形式[8]。戴绍斌等通过单层短肢墙试件的低周反复荷载试验,研究了有翼墙和无翼墙短肢墙试件在低周反复荷载作用下的整体工作性能、破坏形态及滞回特性。

3、带暗支撑短肢剪力墙抗震性能研究

短肢剪力墙结构的墙肢相对较短，抗震能力较低。模拟地震振动台试验研究表明短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节是建筑外边缘及角点处的墙肢，部分底层墙肢出现了先于连梁的剪切破坏，鉴于此有研究者提出用带暗支撑短肢剪力墙来提高其抗震性能。曹万林等通过6个1: 2缩尺的T形截面带暗支撑短肢剪力墙模型的低周反复荷载试验研究，分析比较了带暗支撑T形截面短肢剪力墙和普通T形截面短肢剪力墙的承载力、刚度及其衰减过程、延性、耗能、滞回特性。

三、短肢剪力墙抗震性能分析

1、墙体配筋形式

试验研究表明：短肢剪力墙结构在翼墙和腹板交接处多出现纵向裂缝，在此部位应采取加强措施，如加设暗柱。对比有翼墙试体和无翼墙试体的墙肢破坏形态发现，有翼墙试体在翼墙上通常只有水平裂缝，而其墙肢上的裂缝形态和无翼墙试体相似。这说明翼墙在结构受力时主要负担外加弯矩，而剪力则主要由墙肢承担。设计时，应对短肢剪力墙的端部和转角部位设置暗柱，把主要钢筋都布置在暗柱范围内；结构底部受到的剪力大，应加密底部加强区范围的墙肢箍筋。

2、短肢剪力墙―筒体结构

近年来随着人们对住宅，特别是小高层及多层住宅平面不与空间的要求越来越高，原来普通框架结构的露柱露梁、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。于是经过不断的实践和改进，以剪力墙为基础，并吸取框架的优点，逐步发展而形成一种能较好适应小高层住宅建筑的结构体系，即所谓“短肢剪力墙―筒体”结构体系。

短肢剪力墙―筒体结构结合建筑平面、利用间隔墙位置来布置竖向构件，剪力墙的数量可多可少，剪力墙肢可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可通过不同尺寸和布置以调整刚度和刚度中心的位置；由于减少了剪力墙数量，而代之以轻质填充墙，不仅房屋总重量可以减轻，同时也可适当降低结构刚度，使地震作用减小，这不仅对基础设计有利，而且对结构抗震较为有利，同时也可降低工程造价，还可加快施工进度.这种结构体系通常视建筑平面及抗侧力的需要，将中心竖向交通区处理成为筒体，以承受主要水平力。

3、截面形式

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。带翼墙短肢墙结构的受力性能优于无翼墙结构，工程中应避免一字形截面墙肢的使用。短肢剪力墙宜在两个方向设计有梁与之拉结，避免无连接梁相连的延性较差的秃墙。总体来说，短肢剪力墙的延性较差，可以通过加强体积配箍率来提高其延性。

4、普通现浇钢筋混凝土抗震墙结构

依据建筑平面布局设置钢筋混凝土抗震墙，对较长的墙开结构洞将其分为联肢墙，使各墙段的刚度均匀，由于抗震墙较多，可以构成整体抗侧力很强的体系，对较高建筑抗震特别有利。

四、框架剪力墙结构抗震设计要点

1、合理运用地震作用方向

可通过引入水平力与整体坐标夹角来满足结构设计需要，并通过对不同方向下结构受力和变形情况的验算使结构趋于安全；因建筑结构在不同方向表现出不同的刚度性质，因此相同的地震力沿不同方向作用于结构的作用不同，结构反应的剧烈程度也不相同，因此会存在一个最不利地震作用方向，一般在结构平面的主轴，结构沿该方向的地震反应也最为剧烈。

2、提高剪力墙的抗震性能

可将剪力墙做成四周有梁柱的带边框墙，可利用边框和暗框来防止斜裂缝的发展，并可在墙板破坏后作承重构件来代替墙板承重并具有一定的延性，边框应具有足够的斜截面受剪承载力来承担因墙身通裂对边框梁柱带来的附加剪力；在肢墙设计时可设结构洞口或结构竖缝变为双肢墙或多肢墙，可将裂缝和屈服部位出现在结构竖缝或洞口连梁部位以形成能耗机构，并可将原剪力墙一分为二，降低其刚度以免剪力破坏的发生；研究标明当连梁的跨高比为5时其延性和能耗均优于跨高比为1时，连梁两端相对竖向位移的延性系数都在8以上，其滞回曲线也相当饱满，因此在设计过程中应对其组成和构造采取一定措施。

3、提高框架的抗震性能、由于角柱是连接纵横框架的枢纽，因此可通过增加角柱的措施来增加框架的空间整体性；在周圈框架平面应按照K型支撑和X型支撑布置一定数量的钢筋混凝土抗剪墙板或配筋砌块抗剪墙板以克服框架的剪力滞后现象，并可提高框架的整体性；由于折曲撑由钢纤维混凝土杆制造，偏心连接支撑可用钢杆或劲性钢筋混凝土杆组成，在地震发生时便可用该赘余杆件的先期屈服和变形来耗散能量，且当赘余杆件破坏或退出工作后使结构由一种稳定体系过渡到另外一种稳定体系，于是可引起结构自振周期的改变，即可避免地震周期内长时间持续作用所引起的共振效应。

4、加强整体结构抗震性能

可通过实行机构控制来实现总体屈服机制，在结构的特定位置设置一定数量的人工塑性铰，对塑性铰发生的部位、顺序及塑性程度进行控制从而使得结构在强震作用下能够形成最佳的能耗机构，其在水平作用下实现水平构件先于竖向构件屈服，最后是竖向构件底部屈服；并使结构的刚度和承载力相互匹配以及结构的刚度和延性相互匹配。

五、结束语

总之，钢筋混凝土带暗支撑剪力墙抗震性能试验虽然在很久以前都有一些工作人员对其进行了研究，但是基于当时相关单位对其重视度不够的现状，其研究历程发展比较坎坷。在这几年才得到了一定的进展，以上对钢筋混凝土带暗支撑剪力墙抗震性能试验研究分析仅为个人结合工作实际经验所做出的一些总结和拙见，以供相关单位参考。

参考文献：

[1]刘肖凡，李继祥.钢筋混凝土短肢剪力墙抗震性能试验及应用[J].武汉大学学报（工学版），2011，42（2）：236-239.

[2]曹万林，董宏英，胡国振，等.钢筋混凝土带暗支撑双肢剪力墙抗震性能试验研究[J].建筑结构学报，2012，25（3）：22-28.

[3]刘敏，陈远椿，吴耀辉，等.全国民用建筑工程设计技术措施-结构（结构体系）[S].北京：中国计划出版社，2011