钢筋混凝土无洞叠合剪力墙低周反复荷载试验 - 南京工业大学学报 ...

8 南 京 工 业 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) 第 33 卷图 4 试 件 裂 缝 分 布Fig.4 Crackdistributionofspecimens图 5 试 件 破 坏 形 态Fig.5 Failurepaternsofspecimens裂 缝 ; 当 水 平 位 移 加 至 24X y ~25X y 时 , 试 件 根 部混 凝 土 局 部 压 酥 , 水 平 荷 载 降 至 峰 值 的 85% 以 下 ,试 验 加 载 结 束 。 试 件 最 终 裂 缝 分 布 如 图 4(b) 所 示 ,破 坏 形 态 如 图 5(b) 所 示 。 试 件 从 开 始 加 载 到 最 终破 坏 的 整 个 加 载 过 程 中 , 没 有 出 现 现 浇 部 分 与 预 制部 分 发 生 剥 离 的 现 象 , 表 明 剪 式 支 架 能 够 使 二 者 形成 整 体 , 共 同 工 作 。23 含 有 保 温 层 的 叠 合 剪 力 墙 W 3试 件 顶 部 施 加 水 平 荷 载 小 于 140kN 时 , 试 件 基本 上 处 于 弹 性 工 作 状 态 , 荷 载 位 移 骨 架 曲 线 呈 线 性关 系 ,50mm 厚 预 制 板 与 40mm 厚 预 制 板 面 均 没 有 出现 裂 缝 ; 当 水 平 荷 载 达 到 140kN 时 , 墙 体 侧 面 、50mm 厚 预 制 板 根 部 出 现 裂 缝 ,40mm 厚 预 制 板 表 面没 有 出 现 裂 缝 , 墙 体 开 裂 后 进 入 了 弹 塑 性 工 作 阶 段 ;随 着 试 验 的 进 一 步 进 行 ,50mm 厚 预 制 板 表 面 新 的裂 缝 不 断 出 现 , 当 水 平 位 移 达 到 X y 时 , 逐 渐 形 成 沿墙 对 角 线 方 向 的 X 形 交 叉 主 裂 缝 ,40mm 厚 预 制 板底 部 沿 地 梁 出 现 水 平 缝 ; 当 水 平 位 移 加 至 20X y ~23X y 时 , 水 平 荷 载 达 到 峰 值 , 主 裂 缝 继 续 延 伸 , 根部 混 凝 土 逐 渐 压 碎 , 局 部 开 始 剥 落 ; 当 水 平 位 移 加 至26X y ~36X y 时 , 墙 体 根 部 压 溃 , 水 平 荷 载 降 至 峰值 的 85% 以 下 , 试 验 加 载 结 束 。 试 件 最 终 裂 缝 分 布如 图 4(c) 所 示 , 破 坏 形 态 如 图 5(c) 所 示 。40mm 厚预 制 墙 板 部 分 由 于 使 用 了 钢 丝 网 片 , 使 该 侧 墙 板 抗裂 性 增 强 , 墙 板 表 面 基 本 无 裂 缝 。 试 件 从 开 始 加 载到 最 终 破 坏 的 整 个 加 载 过 程 中 , 没 有 出 现 现 浇 部 分与 预 制 部 分 发 生 剥 离 的 现 象 , 表 明 剪 式 支 架 能 够 使二 者 形 成 整 体 , 共 同 工 作 。3 试 验 结 果 与 分 析31 试 验 主 要 阶 段 结 果试 件 在 试 验 主 要 阶 段 的 荷 载 、 位 移 结 果 详 见 表3。 表 3 中 屈 服 荷 载 F y 、 屈 服 位 移 X y 为 试 件 主 要 受力 钢 筋 达 到 屈 服 应 变 时 的 相 应 荷 载 和 变 形 ; 最 大 荷载 F max 为 试 件 加 载 过 程 中 所 承 受 的 最 大 荷 载 ; 极 限位 移 是 指 试 件 在 出 现 最 大 荷 载 F max 之 后 , 随 着 变 形

第 6 期王 滋 军 等 : 钢 筋 混 凝 土 无 洞 叠 合 剪 力 墙 低 周 反 复 荷 载 试 验9试 件 编 号屈 服 荷 载 F y /kN表 3 试 验 主 要 阶 段 结 果Table3 Resultsofmainstagesoftesting屈 服 位 移 X y /mm最 大 荷 载 F max /kN极 限 位 移 X u /mm试 验 日 期W 1A 2228 76 2711 268 2010-04-06W 1B 2250 79 2845 310 2010-11-18W 2A 2076 74 2287 175 2010-04-07W 2B 2054 75 2323 185 2010-05-20W 3A 2029 75 2225 197 2010-04-09W 3B 2112 75 2647 271 2010-11-29增 加 而 荷 载 下 降 至 最 大 荷 载 的 85% 时 相 应 的 变 形 。试 件 W 3A 的 极 限 荷 载 试 验 值 相 对 较 低 , 主 要 是 因为 在 加 载 过 程 中 墙 体 产 生 扭 转 , 平 面 外 失 稳 所 致 。编 号 为 W 1B 和 W 3B 的 试 件 最 大 荷 载 及 极 限 位移 均 较 相 同 类 型 试 件 的 结 果 大 , 主 要 是 因 为 上 述 2个 试 件 是 在 二 次 浇 筑 混 凝 土 之 后 9 个 月 左 右 进 行 试验 的 , 其 余 4 个 试 件 是 在 二 次 浇 筑 混 凝 土 之 后 2~3个 月 进 行 试 验 的 , 两 批 试 验 时 间 相 隔 半 年 多 , 混 凝 土中 水 泥 水 化 作 用 相 对 较 为 充 分 , 混 凝 土 强 度 也 有 一定 程 度 的 提 高 。32 滞 回 曲 线所 有 试 件 的 荷 载 位 移 滞 回 曲 线 如 图 6 所 示 。由 图 6 可 以 看 出 : 普 通 剪 力 墙 W 1、 无 保 温 层 叠 合墙 W 2、 有 保 温 层 叠 合 墙 W 3 的 滞 回 曲 线 特 征 基本 一 致 ; 墙 体 开 裂 前 滞 回 曲 线 基 本 为 直 线 , 滞 回 环 包围 的 面 积 很 小 , 面 积 近 似 为 0, 各 滞 回 环 基 本 重 合 , 墙图 6 试 件 荷 载 位 移 滞 回 曲 线Fig.6 Loaddisplacementhysteresisloopsofspecimens

10南 京 工 业 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) 第 33 卷体 处 于 弹 性 工 作 阶 段 , 刚 度 基 本 不 变 。 墙 体 开 裂 后 ,随 着 水 平 荷 载 的 增 加 , 滞 回 曲 线 开 始 向 位 移 轴 倾 斜 ,不 再 沿 直 线 上 升 , 滞 回 环 面 积 增 大 。 水 平 荷 载 卸 载时 , 墙 体 的 残 余 变 形 增 大 , 曲 线 不 能 重 合 , 表 明 墙 体已 进 入 非 弹 性 工 作 阶 段 , 滞 回 曲 线 形 状 也 由 梭 形 逐步 向 反 S 型 转 化 ; 水 平 荷 载 达 到 极 限 荷 载 后 , 试 件 承载 力 开 始 逐 渐 下 降 , 表 现 出 明 显 的 刚 度 退 化 , 滞 回 环捏 缩 更 加 显 著 , 呈 反 S 形 , 表 明 墙 体 产 生 了 较 大 的 剪切 滑 移 。 滞 回 曲 线 形 状 的 改 变 也 反 映 了 变 形 机 制 的变 化 : 开 裂 前 , 墙 体 位 移 是 由 墙 体 各 部 分 材 料 弹 性 变形 引 起 的 , 残 余 变 形 很 小 , 消 耗 的 能 量 也 很 少 ; 墙 体开 裂 进 入 弹 塑 性 阶 段 后 , 滞 回 环 呈 梭 形 , 具 有 一 定 的耗 能 能 力 ; 破 坏 阶 段 , 滞 回 环 呈 反 S 形 , 墙 体 的 剪 切滑 移 明 显 。 从 滞 回 曲 线 还 可 以 看 出 :3 种 墙 体 均 具有 较 强 的 耗 能 能 力 ,W 1、W 3 滞 回 曲 线 相 对 比 较饱 满 。W 2 在 3 种 墙 体 耗 能 能 力 中 相 对 较 低 , 主 要是 因 为 本 次 试 验 采 用 的 是 常 规 节 点 连 接 方 式 , 叠 合墙 体 与 地 梁 之 间 的 节 点 相 对 较 为 薄 弱 , 试 件 W 2 在该 处 的 现 浇 混 凝 土 仅 为 80mm 厚 , 混 凝 土 厚 度 削 弱几 乎 达 到 50%。33 骨 架 曲 线根 据 试 验 滞 回 曲 线 得 到 的 各 试 件 骨 架 曲 线 如 图7 所 示 。 由 图 7 可 以 看 出 : 墙 体 开 裂 前 , 骨 架 曲 线 基本 为 直 线 , 开 裂 后 , 墙 体 骨 架 曲 线 开 始 向 位 移 轴 弯曲 , 墙 体 进 入 非 线 性 工 作 阶 段 , 墙 体 刚 度 降 低 , 荷 载增 速 减 缓 , 达 到 极 限 荷 载 后 , 曲 线 开 始 下 降 。 从 图7(d) 的 骨 架 曲 线 汇 总 对 比 可 以 看 出 : 开 裂 前 普 通 剪力 墙 与 叠 合 剪 力 墙 的 骨 架 曲 线 基 本 重 合 , 表 明 采 用剪 式 支 架 可 使 预 制 和 现 浇 混 凝 土 部 分 结 合 成 一 个 整体 共 同 受 力 ; 叠 合 剪 力 墙 的 极 限 承 载 力 略 低 于 普 通剪 力 墙 , 这 主 要 是 因 为 在 加 载 工 程 中 叠 合 剪 力 墙 的预 制 部 分 与 地 梁 间 的 50mm 厚 现 浇 混 凝 土 坐 浆 层 分离 , 导 致 底 部 截 面 承 载 力 基 本 上 由 叠 合 剪 力 墙 预 制部 分 之 间 的 现 浇 混 凝 土 来 承 担 。图 7 试 件 骨 架 曲 线Fig.7 Skeletoncurvesofspecimens34 刚 度 退 化 曲 线各 试 件 的 刚 度 退 化 曲 线 如 图 8 所 示 。 由 图 8 可以 看 出 , 各 试 件 的 刚 度 退 化 过 程 类 似 : 从 试 件 初 裂 到出 现 明 显 屈 服 特 征 时 , 由 于 试 件 开 裂 以 及 主 裂 缝 的形 成 与 发 展 , 刚 度 退 化 剧 烈 , 曲 线 下 降 较 快 ; 从 试 件出 现 明 显 的 屈 服 特 征 直 到 极 限 荷 载 , 这 一 阶 段 主 裂缝 进 一 步 发 展 , 刚 度 进 一 步 退 化 , 但 是 退 化 减 缓 。 从图 8(d) 的 刚 度 退 化 曲 线 汇 总 对 比 还 可 以 看 出 : 叠 合剪 力 墙 与 普 通 剪 力 墙 的 刚 度 退 化 趋 势 相 似 , 衰 减 程度 相 近 , 从 而 也 表 明 由 于 剪 式 支 架 的 存 在 , 使 得 叠 合剪 力 墙 中 的 预 制 部 分 和 现 浇 混 凝 土 部 分 能 够 形 成 整体 共 同 工 作 。35 延 性 系 数延 性 是 指 结 构 或 构 件 屈 服 后 的 后 期 变 形 能 力 ,即 结 构 或 构 件 在 承 载 力 没 有 显 著 下 降 的 情 况 下 承 受变 形 的 能 力 , 它 是 衡 量 抗 震 性 能 的 重 要 指 标 之 一 。

第 6 期王 滋 军 等 : 钢 筋 混 凝 土 无 洞 叠 合 剪 力 墙 低 周 反 复 荷 载 试 验11延 性 系 数 通 常 用 极 限 位 移 与 屈 服 位 移 之 比 μ 来 表示 。 各 个 试 件 的 延 性 系 数 如 表 4 所 示 。 由 表 4 可 以看 出 : 叠 合 剪 力 墙 有 着 较 好 的 延 性 , 与 普 通 剪 力 墙 相比 延 性 有 所 降 低 。图 8 试 件 刚 度 退 化 曲 线Fig.8 Rigiditydegradationcurvesofspecimens试 件 编 号表 4 试 件 的 延 性 系 数Table4 Ductilitycoeficientofspecimens屈 服 位 移 X y / 极 限 位 移 X u /延 性 系 数 μmm mmW 1A 76 268 35W 1B 79 310 39W 2A 74 175 24W 2B 75 185 25W 3A 75 197 26W 3B 75 271 364 结 论1) 从 整 个 试 验 过 程 来 看 , 无 洞 叠 合 剪 力 墙 与 普通 剪 力 墙 的 受 力 过 程 、 破 坏 模 式 相 似 , 各 抗 震 性 能 指标 如 滞 回 曲 线 、 骨 架 曲 线 、 刚 度 退 化 等 均 相 近 。2) 由 墙 体 的 破 坏 形 态 可 以 看 出 : 叠 合 剪 力 墙 的受 力 性 能 与 普 通 剪 力 墙 相 当 , 墙 体 裂 缝 主 要 表 现 为墙 体 下 半 部 沿 对 角 线 方 向 形 成 的 X 形 交 叉 斜 裂 缝 ,墙 体 上 半 部 分 基 本 完 好 。3) 试 验 结 果 表 明 叠 合 剪 力 墙 具 有 较 好 的 延 性 ,延 性 系 数 略 低 于 普 通 剪 力 墙 。4) 在 整 个 试 验 过 程 中 , 叠 合 墙 体 的 预 制 面 与 现浇 面 交 接 处 均 未 出 现 竖 向 劈 裂 裂 缝 , 并 且 通 过 试 验所 得 的 各 项 指 标 均 表 明 剪 式 支 架 的 连 接 能 使 预 制 部分 与 现 浇 混 凝 土 形 成 整 体 共 同 工 作 , 承 受 外 部 荷 载 。参 考 文 献 :[1] 刘 霞 , 叶 燕 华 , 王 滋 军 , 等 . 新 型 钢 筋 混 凝 土 叠 合 结 构 体 系 研究 [J]. 混 凝 土 ,2010(7):124-126.[2] 王 滋 军 , 刘 伟 庆 , 叶 燕 华 , 等 . 一 种 适 合 工 业 化 生 产 的 节 能 建筑 结 构 体 系 : 中 国 ,ZL2009200449674[P].2010-02-24.[3] 卢 吉 松 . 节 能 环 保 型 钢 筋 混 凝 土 叠 合 结 构 体 系 墙 体 抗 震 性 能试 验 研 究 [D]. 南 京 : 南 京 工 业 大 学 ,2010.[4] 卢 吉 松 , 王 滋 军 , 刘 霞 , 等 . 节 能 结 构 体 系 综 述 [J]. 新 型 建 筑材 料 ,2010(5):54-59.[5] 魏 威 , 叶 燕 华 , 王 滋 军 . 新 型 钢 筋 混 凝 土 叠 合 剪 力 墙 抗 震 性 能试 验 研 究 [J]. 混 凝 土 ,2011(6):15-18.[6] 中 华 人 民 共 和 国 建 设 部 .JGJ101—96 建 筑 抗 震 试 验 方 法 规程 [S]. 北 京 : 中 国 建 筑 工 业 出 版 社 ,2003.[7] 中 华 人 民 共 和 国 建 设 部 .JGJ3—2002 高 层 建 筑 混 凝 土 结 构技 术 规 程 [S]. 北 京 : 中 国 建 筑 工 业 出 版 社 ,2002.[8] 中 华 人 民 共 和 国 住 房 和 城 乡 建 设 部 .GB50011—2010 建 筑抗 震 设 计 规 范 [S]. 北 京 : 中 国 建 筑 工 业 出 版 社 ,2011.