司林軍,李國強(qiáng),2,孫飛飛,2

(1.同濟(jì)大學(xué)建筑工程系,上海200092;2.土木工程防災(zāi)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海200092)

1 RC剪力墻試驗(yàn)數(shù)據(jù)

本文共收集國內(nèi)外39個(gè)RC懸臂剪力墻試件在往復(fù)水平力作用下的試驗(yàn)數(shù)據(jù),所有試件的剪跨比均大于等于1。表1給出了剪力墻試件的主要參數(shù)。

表1 剪力墻試件主要數(shù)據(jù)Tab.1 Database of RC shear walls

2 位移延性計(jì)算方法

試驗(yàn)研究表明,按承載力設(shè)計(jì)并不能保證剪力墻具有良好的延性。為此,有必要建立剪力墻的延性計(jì)算方法,研究剪力墻的延性與諸因素的關(guān)系。

2.1 截面曲率延性比的計(jì)算[2]

實(shí)墻截面曲率延性比由下式計(jì)算

式中 φy、φu—截面屈服曲率和極限曲率。

下文采用平截面假定建立 φy、φu的計(jì)算式。

定義截面最外側(cè)受拉鋼筋屈服時(shí)截面曲率為屈服曲率φy(mm-1),剪力墻的屈服曲率可以表示為

式中 εy—最外側(cè)受拉鋼筋的屈服應(yīng)變;εcy—最外側(cè)受拉鋼筋的屈服時(shí)受壓區(qū)混凝土外纖維壓應(yīng)變,εcy采用文獻(xiàn)[2] 的計(jì)算公式。

Spatial pattern of environmental efficiency and its influencing factors

定義截面受壓區(qū)混凝土纖維達(dá)到極限應(yīng)變?chǔ)與m時(shí)截面的曲率為極限曲率φu(mm-1)(見圖1)。采用平截面假定及截面中和軸處應(yīng)變?yōu)?,φu可由下式計(jì)算

式中εcm—截面受壓區(qū)混凝土的極限壓應(yīng)變,xn—截面中和軸高度(xn=1.25;εcm與剪力墻端部混凝土的約束程度有關(guān),無箍筋約束作用時(shí),取εcm=0.003 3。

有箍筋約束作用時(shí),依據(jù)文獻(xiàn)[2] 的研究結(jié)果,含箍特征值 λk與約束混凝土的極限壓應(yīng)變?chǔ)與m存在如下關(guān)系(見表2)。

由力平衡關(guān)系并應(yīng)用《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》[12](JGJ 3-2002)第7.2.8條可得到截面相對受壓區(qū)高度 ζ的計(jì)算公式。

1)受壓區(qū)位于受壓翼緣內(nèi)即x＜h′f

式中具體參數(shù)含義參見《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》7.2.8條[12]。

表2 與配箍特征值(λk)對應(yīng)的極限壓應(yīng)變(εcm)Tab.2 The relationship between λkand εcm

2.2 位移延性比與曲率延性比的關(guān)系

采用Paulay T.[13]提出的公式計(jì)算剪力墻的位移延性比,即

3 計(jì)算方法的試驗(yàn)驗(yàn)證

用上述方法計(jì)算表1剪力墻試件的位移延性比,結(jié)果列于表3,位移延性比的實(shí)測值也列于表3。位移延性比實(shí)測值取 μ△=△u/△y,△y為試件屈服位移,即外側(cè)受拉鋼筋屈服時(shí)的位移,△u為試件極限位移,取承載力開始急劇下降或下降10%時(shí)的位移,表中 μ△取兩個(gè)加載方向的平均值。

顯然,除個(gè)別試件外,剪力墻位移延性比計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好,說明本文計(jì)算方法基本合理。

4 參數(shù)分析

由上面的分析可知,μ△與 λk、λ、n有關(guān)。為了定量的了解 μ△與這些因素的關(guān)系,本文對文獻(xiàn)[4] 中的墻 WSH3、WSH4、WSH6作參數(shù)計(jì)算 ,可得到以下μ△-λu-λ-n的關(guān)系(見圖2)。由圖2可得到以下看法:

2)含箍特征值 λk、剪跨比 λ(H/hw)固定,位移延性比隨著軸壓比 n的增大而降低。當(dāng) λk=0.144,λ=H/hw=2.5時(shí),若 n從 0.06增加到0.18,則 μ△從5.31減小到2.45。

3)剪跨比 λ(H/hw)、軸壓比 n相同,位移延性比隨著含箍特征值 λk增加而增加。當(dāng) λ=H/hw=1.5,n=0.06時(shí),若 n從0.144增加到0.185,則μ△從6.9增加到7.34。

4)軸壓比對剪力墻的位移延性比有比較明顯的影響。這是由于軸壓比的增大,增大了剪力墻的屈服曲率,同時(shí)減小了剪力墻的極限曲率。

表3 位移延性比計(jì)算值與實(shí)測值對比Tab.3 Ductility comparison between calculated values and test results

5 結(jié)論

1)文中位移延性比的計(jì)算方法適用于剪跨比大于2的中、高剪力墻,一般不適用于低矮剪力墻;軸壓比、約束箍筋的范圍和剪跨比對剪力墻的破壞形態(tài)有較大影響。軸壓比增大時(shí),增加剪力墻邊緣約束箍筋的數(shù)量和范圍能使其具有良好的延性。試驗(yàn)證實(shí)軸壓比和邊緣構(gòu)件約束程度是影響剪跨比大于2的剪力墻(破壞形式為彎曲破壞或彎剪破壞)的重要因素;

2)通過 μ△-λk-λ-n的相互關(guān)系可以看出,為保證剪力墻具有良好的延性,應(yīng)限制剪力墻的軸壓比和設(shè)置邊緣端部約束邊緣構(gòu)件。

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