带端柱高性能混凝土剪力墙的抗震性能_崔晓玲

* 国家自然科学基金项目（ 51078305 ， 51078310 ） ； 陕西省教育厅自然 科学项目（ 2010JK729 ） 。 第一作者： 崔晓玲， 女，1974 年出生， 博士， 讲师 。 电子信箱： cuix14953@ sina． com 收稿日期： 2012 － 04 － 10
形能力较差的问题 将 更 加 突 出， 从而影响了这种有 效抗侧力构件在地震区的广泛使用 。 目前工程中采用较多的改善剪力墙变形能力的 端柱和翼缘等边缘 措施是在剪力墙端 部 设 置 暗 柱 、 3 － 5］的 研 究 约束构件， 并配置适量的箍 筋 。 文 献［ 由于边缘约束端柱的存在， 端柱明显地提 结果表明， 高了剪力墙的承载力， 改善了其延性性能； 端柱对剪 力墙变形能力的贡献相对于其他类型的边缘约束构
钢筋 混凝土 极限强度 f u / MPa 667． 91 575． 19 578． 94 550． 25 742． 79 延伸率 δ / % 27 ． 1 12． 0 11． 9 14 ． 2 8． 3 试件 DHPCW － 01 DHPCW － 02 DHPCW － 03 DHPCW － 04 DHPCW － 05 DHPCW － 06 立方体抗压强度 f cu / MPa 94． 22 96 ． 89 99 ． 56 89． 33 91． 56 91 ． 56
试件的分布钢筋及分段约束箍筋配置
Horizontal bars and new transverse reinforcements of specimens
竖向分布钢 筋配筋率 / % 0. 79 0. 68 0. 79 0. 68 0. 79 0. 68 箍筋的类型 间距 A型 B型 A型 B型 A型 B型 约束范 围 / mm 5@ 30 5@ 40 5@ 35 5@ 45 5@ 45 5@ 55 体积配 箍率 / % 350 260 350 260 350 260 配箍特 征值 7. 82 ， 0. 3 4. 37 ， 0. 16 6. 70 ， 0. 24 3. 89 ， 0. 24 5. 21 ， 0. 16 3. 18 ， 0. 13
高性能混凝土 由 于 强 度 高 、 耐久性好等而具有 很好的应用前景
［1］
6］ 提 出 的 分 段 约 束 高 强 箍 件是最有效的 。 文 献 ［ 筋， 对带暗柱高强混 凝 土 剪 力 墙 的 变 形 能 力 有 明 显 的改善 。
［7］ GB 50011 —2010《建 筑 抗 震 设 计 规 范 》 给出
试件的剪跨比和轴压比
The shear span ratio and axial load ratios of specimens
DHPCW － 02 2. 1 0. 15 0. 28 DHPCW － 03 1. 5 0. 15 0. 28 DHPCW － 04 1. 5 0. 16 0. 30 DHPCW － 05 1. 0 0. 16 0. 30 DHPCW － 06 1. 0 0. 16 0. 30
1. 2
材料性能 试验前， 分别 测 定 了 各 材 料 的 性 能 指 标。 表 3
表3 Table 3
列出了主要的测定值 。 其中高强钢丝的名义屈服强 度取 0. 85 倍的极限强度 。
钢筋和混凝土试块的强度实测值
Measured strength of reinforcement bars and concrete specimens
。剪 力 墙 由 于 其 刚 度 大、 承载力
高而成为高层建 筑 中 主 要 的 抗 侧 力 构 件 。 因 而， 高 性能混凝土剪力墙在未来的高层和超高层建筑中具 有广阔的 应 用 前 景
［2］
。但高性能混凝土剪力墙变
了“建筑抗 震 性 能 化 设 计 ” 规定及相应的结构性能 水平， 为便于应用， 对 于 高 性 能 混 凝 土 剪 力 墙， 尚应 给出各性能水平的量化指标 。
表1 Table 1
试件 DHPCW － 01 DHPCW － 02 DHPCW － 03 DHPCW － 04 DHPCW － 05 DHPCW － 06 墙板尺 寸 /m 2 × 1 × 0. 1 2 × 1 × 0. 1 1. 4 × 1 × 0. 1 1. 4 × 1 × 0. 1 0. 9 × 1 × 0. 1 0. 9 × 1 × 0. 1
Industrial Construction Vol. 43 ， No. 2 ， 2013
工业建筑
2013 年第 43 卷第 2 期
1
为进一步探索改进带端柱高性能混凝土剪力墙 延性和耗能能力的 措 施， 本研究采用分段约束高强 箍筋， 按性能设计理 论 分 别 设 计 了 6 个 带 端 柱 高 性 并 进 行 了 拟 静 力 试 验。根 据 能混凝土剪力墙 试 件， 试验结果， 对这种剪力墙试件的抗震性能进行评估， 并给出各性能水平的量化指标 。 1 试验概况
墙底部水平分布钢筋 配筋形式 2 10 @ 60 2 8@ 80 2 10 @ 70 2 8@ 90 2 10 @ 90 2 8 @ 100 配筋率 / % 2. 36 1. 13 2. 02 1. 01 1. 57 0. 91
表2 Table 2
试件编号 剪跨比 轴压比试验值 轴压比设计值 DHPCW － 01 2. 1 0. 21 0. 40
带端柱高性能混凝土剪力墙的抗震性能
崔晓玲
（ 1． 西安理工大学土木建筑工程学院， 西安 摘
1， 2
*
梁兴文
2
杨鹏辉
2
710048 ； 2． 西安建筑科技大学土木工程学院， 西安
710055 ）
要： 为进一步改善高性能混凝土剪力墙的抗震性能， 在 6 个带端柱高性能混凝土剪力 墙 试 件 中 采 用
相互嵌套的配箍方案； 试件的剪跨比为 1. 0 ～ 2. 1 ， 轴压比为 0. 28 ～ 0. 40 ， 混凝 土 立 方 体 抗 压 强 度 在 分段约束 、 89 ～ 99 MPa 之间， 横向约束箍筋采用极限强度为 742 MPa 的高强钢丝 。 对这 6 个试件进 行 了 拟 静 力 试 验， 观 察了各试件的裂缝开展过程和破坏 形 态， 分 析 了 其 滞 回 性 能、 承 载 能 力、 变 形 能 力、 刚 度 衰 减 和 截 面 应 变 等。 实测位移延性系数在 3. 75 ～ 5. 20 ， 耗能系数在 0. 76 ～ 1. 13 ， 表明采用横向分段约束嵌 套 的 配 箍 方 案 有 效 地 提 变形和耗能能 力 等 。 根 据 试 验 结 果， 分别以侧移角和塑性铰转角作 高了带端柱高性能混凝土剪力墙的延性 、 为性能指标， 并给出了四个性能水平的性能指标限值 。 关键词： 带端柱高性能混凝土剪力墙； 分段嵌套配箍方案； 抗震性能； 性能指标
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试件设计与制作 采用基于性能的抗震设计方法
［8 － 9］
进行试件设
计， 并制做了 6 个悬 臂 带 端 柱 高 性 能 混 凝 土 剪 力 墙 相互连续嵌套的构 模型试件 。 箍筋采 用 分 段 约 束 、 造方式 。 端柱为正方形， 边长取为 2 倍的墙板厚度 。 各试件编号 、 截面 尺 寸 及 配 筋 、 剪 跨 比、 轴压比如图 1 和表 1 、 B 型箍筋分别表 表 2 所 示。 图 1 中 的 A、 3 个独立封闭箍筋环嵌套而成的配箍方案 。 示有 4 、
类型 HRB400 HPB235 高强钢丝
直径 / mm 12 9． 5 7． 6 6 4． 9
屈服强度 f y / MPa 460 ． 0 494． 0 474． 2 419 ． 3 —
2. 3
加载装置和测试内容 水平荷载采用 低 周 反 复 加 载， 试验加载装置如
通过 XY 绘图仪实现同步观测试件的荷载 － 位移曲 线。 2 2. 1 试件破坏形态和破坏机理 02 试件 DHPCW － 01 、 首先在端柱底 部 出 现 细 微 水 平 裂 缝， 当水平荷 载增加到一定值之后， 新增加的裂缝较少， 原有裂缝 延长， 端柱底部有少量混凝土剥落， 试件承载力达到 峰值 。 随后， 端柱底部有较多混凝土剥落， 并向试件
工业建筑 2013 。 采用混 合 控 制 方 式， 即试件屈服前按力 控制加载， 每级荷载循环 1 次， 试件屈服后采用位移 每级位移循环 3 次， 直至试件破坏或水平 循环控制， 荷载下降至最大荷载的 85% 左右为止 。 试验中分别测试了试件的水平位移 、 剪切变形 、 截面转角 、 整体滑 移 和 钢 筋 应 变 等 。 所 有 测 量 数 据 均通 过 信 号 放 大 器 接 入 TDS602 静 态 数 据 采 集 仪， 2
SEISMIC BEHAVIOR OF HIGH PERFORMANCE CONCRETE SHEAR WALL WITH END COLUMNS
Cui Xiaoling 1 ，2 Liang Xingwen 1 Yang Penghui1
（ 1． School of Civil Engineering and Architecture ，Xi ’ an University of Technology ，Xi ’ an 710048 ，China ； 2． School of Civil Engineering ，Xi ’ an University of Architecture and Technology ，Xi ’ an 710055 ，China ） Abstract ： To improve the seismic behavior of high performance concrete shear wall （ HPCW ） ， a new stirrup arrangement of independent closed reinforcement hoops nested with each other in six HPCWs with edge columns was developed ，and verified by the pseudo-static test． Aspect ratios of walls are 1 ～ 2 ，and axial load ratios 0. 28 ～ 0. 40． The cubic compressive strength of concrete is 89 ～ 99 MPa for different specimens． The ultimate strength of stirrup is 737. 5 MPa． Development of cracks and failure modes of specimens were compared． Hysteretic characteristics ，loadbearings ，deformation-ability ，and rigid attenuation ，strain of reinforcement were analyzed． The displacement ductile ratios measured were 3. 75 ～ 5. 20 ，the coefficients of energy dissipation were 0. 76 ～ 1. 31． Results showed that the new stirrup arrangement effectively improved the seismic behavior of the HPSW with edge columns such as ductility ， deformability ，energy dissipation capacity etc． Based on results ，allowable values of drift angle and rotation of plastic hinge for four performance levels of shear wall components were presented． Keywords ： HPSW with end columns ； new stirrup arrangement ； seismic behavior ； performance index