秦朝剛，白國(guó)良，吳濤，劉伯權(quán)，徐亞洲，蘇寧粉

(1.長(zhǎng)安大學(xué)建筑工程學(xué)院，陜西西安，710061；2.西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院，陜西西安，710055)

隨著地震災(zāi)害帶來(lái)的社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)損失愈加嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)的性能設(shè)計(jì)越來(lái)越受重視，而性能設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是確定結(jié)構(gòu)的損傷狀態(tài)及對(duì)應(yīng)的量化指標(biāo)。美國(guó)、日本和中國(guó)等國(guó)家均給出了通用的設(shè)計(jì)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)，以指導(dǎo)結(jié)構(gòu)性能設(shè)計(jì)，但對(duì)有關(guān)裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的性能標(biāo)準(zhǔn)與量化指標(biāo)如何定義以及其能否借鑒現(xiàn)澆剪力墻的評(píng)價(jià)體系等的研究較少。剪力墻結(jié)構(gòu)是一種最有效的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，廣泛應(yīng)用于高層建筑。徐龍河等[1-4]等基于變形與能量的雙參數(shù)損傷模型[5-6]，研究了適用于剪力墻結(jié)構(gòu)的地震損傷模型，并給出了各損傷狀態(tài)的界限值；鄭山鎖等[7]提出了基于構(gòu)件、樓層及整體結(jié)構(gòu)損傷的鋼筋混凝土筒體損傷模型；汪夢(mèng)甫[8]提出了整體結(jié)構(gòu)的損傷模型。目前，裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的研究主要集中于抗震性能[9-10]，而關(guān)于抗震性能評(píng)估的研究較少，現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)已建立的評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)是否可應(yīng)用于裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)尚未明確，因此，有必要了解裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的地震損傷演化機(jī)理，并定量地評(píng)價(jià)其損傷狀態(tài)。本文作者基于裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究[11]，根據(jù)整個(gè)加載歷程中結(jié)構(gòu)的裂縫發(fā)生發(fā)展歷程、整體變形和耗能參數(shù)，結(jié)合已有剪力墻構(gòu)件與結(jié)構(gòu)抗震性能的研究，對(duì)此類結(jié)構(gòu)地震破壞等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)、性能狀態(tài)及損傷界限值進(jìn)行分析；基于層間位移角和變形與能量的雙參數(shù)損傷模型，提出此類結(jié)構(gòu)不同性能狀態(tài)下的地震損傷性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與方法，以期為相關(guān)工程應(yīng)用提供參考。

1 地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)概述

1.1 試驗(yàn)概況

設(shè)計(jì)一個(gè)縮尺比例為1/5的12層高層裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)，平面長(zhǎng)×寬為1 800 mm×1 800 mm，層高600 mm，墻厚40 mm，地梁高360 mm，模型總高7 560 mm。結(jié)構(gòu)平面布置包含“L”型、“T”型和“┼”型3 類現(xiàn)澆連接部位和3 種預(yù)制墻板。模型采用鍍鋅鐵絲模擬鋼筋，降低強(qiáng)度和彈性模量的細(xì)石微粒混凝土模擬混凝土，毛細(xì)鋼管模擬灌漿套筒。已有的鋼筋連接性能研究表明，合理的構(gòu)造措施下鋼筋連接技術(shù)鮮有錨固失效現(xiàn)象發(fā)生，故假定預(yù)制墻板縱向鋼筋不發(fā)生黏結(jié)滑移破壞，研究預(yù)制墻板薄弱部位豎向和水平連接對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。模型結(jié)構(gòu)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)均滿足JGJ 1－2014“裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程”[12]等設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)圖集的要求。

根據(jù)量綱相似理論確定動(dòng)力系統(tǒng)中各物理量的相似關(guān)系，并確定合理的相似常數(shù)指導(dǎo)模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建造與加載。以8 度(加速度峰值為0.200g)為設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，依次選取Superstitn Hills(B)90°(X向)和 180°(Y向)方 向 分 量 (B-WSM 波)，Turkey Kocaeli 180°(X向)和 270°(Y向)方向分量(DZC 波)以及 Imperial Valley EW(X向)和 NS(Y向)分量(ELW波)這3條地震波作為地震激勵(lì)，單向和雙向交替加載，各工況加速度峰值為0.035g，0.070g，0.140g，0.220g，0.400g，0.620g，0.700g和0.800g，雙向加載時(shí)X向和Y向加速度峰值比為1.00:0.85，其他主要設(shè)計(jì)參數(shù)詳見(jiàn)文獻(xiàn)[11]。

1.2 變形性能

當(dāng)樓層變形超過(guò)結(jié)構(gòu)本身的變形能力時(shí)，結(jié)構(gòu)便發(fā)生破壞，亦稱為首次超越破壞。層間變形的最大響應(yīng)一般出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)受損較嚴(yán)重的部位，如B-WSM波作用下的第4～6層，DZC波作用下的第2層和第5～6層，ELW波作用下的第5層，這也反映了結(jié)構(gòu)裂縫分布的主要規(guī)律，即該部分樓層為結(jié)構(gòu)在地震作用下的薄弱部位。表1～3所示分別為B-WSM 波、DZC 波和ELW 波作用下結(jié)構(gòu)各層的層間位移，反映了整體結(jié)構(gòu)的層間變形規(guī)律。以樓層位移為基礎(chǔ)，參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中剪力墻結(jié)構(gòu)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)[13]，本文作者提出基于層間位移角的裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)損傷評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表1 B-WSM波作用下模型結(jié)構(gòu)的層間位移Table 1 Story displacements of model structure under B-WSM wave mm

表2 DZC波作用下模型結(jié)構(gòu)的層間位移Table 2 Story displacements of model structure under DZC wave mm

表3 ELW波作用下模型結(jié)構(gòu)的層間位移Table 3 Story displacements of model structure under ELW wave mm

1.3 滯回性能

結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在小幅往復(fù)地震作用下亦產(chǎn)生累積損傷，造成破壞。滯回性能可以反映結(jié)構(gòu)在地震作用下的耗能特性，用于評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的抗震性能或損傷狀態(tài)。由高層裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的基底剪力和頂層位移獲得整體結(jié)構(gòu)的滯回曲線，并求得其骨架曲線。參考文獻(xiàn)[14]中關(guān)于屈服位移和極限位移的定義，確定二者取值分別為上升段0.7倍峰值荷載和下降段0.8 倍峰值荷載對(duì)應(yīng)的峰值位移(δp)，如圖1 所示。由圖1 可見(jiàn)：結(jié)構(gòu)的屈服位移(δy)和極限位移(δu)分別為 21 和 67 mm，對(duì)應(yīng)的荷載分別為67.94 kN和77.65 kN。

圖1 高層裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)骨架曲線Fig.1 Skeleton curve of high monolithic precast shear wall structure

2 地震破壞等級(jí)及性能水平劃分

將各類結(jié)構(gòu)的地震破壞劃分等級(jí)，并與其性能水平相匹配，以便開(kāi)展地震現(xiàn)場(chǎng)震害調(diào)查、災(zāi)害損失評(píng)估、烈度評(píng)定、震害預(yù)測(cè)及工程修復(fù)等工作。根據(jù)裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)破壞現(xiàn)象，考慮此類結(jié)構(gòu)在地震作用下的合理破壞機(jī)制，以主要耗能構(gòu)件(連梁)、抗側(cè)力構(gòu)件(現(xiàn)澆剪力墻/預(yù)制剪力墻)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受損破壞狀況為準(zhǔn)，結(jié)合地震作用下結(jié)構(gòu)各樓層層間位移角的變化規(guī)律，初步確定其地震破壞等級(jí)，并給出相應(yīng)的宏觀描述，見(jiàn)表4。由表4 可見(jiàn)：此類結(jié)構(gòu)破壞等級(jí)劃分為6 級(jí)：I 級(jí)，完好；II 級(jí)，基本完好；III 級(jí)，輕微破壞；IV 級(jí)，中等破壞；V 級(jí)，嚴(yán)重破壞；VI級(jí)，毀壞。地震破壞等級(jí)劃分基于文獻(xiàn)[15]中關(guān)于鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)考慮裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)中構(gòu)件連接及預(yù)制構(gòu)件的損傷破壞程度對(duì)整體結(jié)構(gòu)的影響。與地震破壞劃分等級(jí)對(duì)應(yīng)的性能水平見(jiàn)表5，主要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)為抗側(cè)力構(gòu)件(現(xiàn)澆剪力墻部位/預(yù)制剪力墻部位)和耗能構(gòu)件的損傷狀況及可修復(fù)程度。

3 基于變形和耗能的雙參數(shù)損傷計(jì)算模型

基于理想彈塑性結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力模型，提出一種改進(jìn)的Park-Ang雙參數(shù)地震損傷模型[16]：

式中：δ為結(jié)構(gòu)在地震作用下的最大位移，mm；Qy為層間屈服剪力，kN；∫dE為樓層的滯回耗能，kN?mm；α和β為組合參數(shù)。

以樓層為對(duì)象，由式(2)計(jì)算高層裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)各樓層的損傷指數(shù)Dj，結(jié)構(gòu)體系的損傷指數(shù)D由各層的損傷指數(shù)按滯回耗能比例的加權(quán)方式獲得：

表4 高層裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)地震破壞等級(jí)劃分及宏觀描述Table 4 Seismic damage classification and macroscopic description of high monolithic precast shear wall structure

式中：λi和λj分別為構(gòu)件和樓層加權(quán)系數(shù)；Ei為構(gòu)件或各樓層的滯回耗能，kN·mm。

根據(jù)高層裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)在嚴(yán)重破壞與倒塌時(shí)的性能水平界限值，并考慮損傷指數(shù)的物理意義，確定結(jié)構(gòu)達(dá)到倒塌破壞時(shí)對(duì)應(yīng)的損傷指標(biāo)，反算得到各樓層損傷模型計(jì)算公式中的組合系數(shù)α和β分別為0.41和1.66，其中各樓層的最大位移見(jiàn)表1～3，高層裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的極限位移和屈服位移及其對(duì)應(yīng)的基底剪力如圖1所示。結(jié)構(gòu)各樓層滯回耗能由其層間剪力和層間位移的滯回曲線面積獲得，其中ELW 波作用下各層滯回耗能及損傷指數(shù)見(jiàn)表6和表7。

根據(jù)結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)和滯回耗能，由式(1)計(jì)算3條地震波作用下結(jié)構(gòu)各樓層的損傷指數(shù)，如圖2 所示。由式(2)計(jì)算各層滯回耗能比例并進(jìn)行組合，求得結(jié)構(gòu)在各工況下的損傷指數(shù)，如圖3所示。

圖2反映了不同加速度峰值時(shí)各樓層損傷指數(shù)及其增量的變化。從圖2可見(jiàn)：

1) 高層裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)在3 條地震波作用下，除頂層、底層外，各層損傷指數(shù)均較大，與整體結(jié)構(gòu)表面裂縫分布形態(tài)及損傷程度一致[11]。

2) 在加速度峰值分別為0.035g，0.070g，0.140g和0.220g時(shí)，各層損傷指數(shù)及其增量均較小，且各層損傷指數(shù)基本相近，此階段僅連梁端部形成微裂縫或細(xì)微裂縫群；當(dāng)加速度峰值為0.400g和0.620g時(shí)，損傷指數(shù)增幅明顯，約為50%，尤其是結(jié)構(gòu)的第2～7層，預(yù)制墻板水平連接部位首次形成明顯的水平裂縫，同時(shí)連梁端部裂縫亦增加；當(dāng)加速度峰值為0.700g和 0.800g時(shí)，損傷指數(shù)亦逐漸增加，但增幅較小，水平裂縫沿連接部位有序延伸，第2層和第3層首次形成豎向微裂縫。

表5 高層裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的性能水平Table 5 Performance levels of high monolithic precast shear wall structure

表6 高層裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)各樓層滯回耗能Table 6 Hysteretic energy of each floor of high monolithic precast shear wall structure kN?mm

3)各樓層在3條地震作用下的損傷指數(shù)變化趨勢(shì)基本相似，但不同加速度峰值時(shí)因地震波時(shí)頻特性不同，加之結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性變化，其損傷指數(shù)增幅存在差異，如B-WSM波在0.400g時(shí)增幅明顯，DZC 波在0.620g時(shí)增幅明顯，ELW 波在0.620g和0.800g時(shí)增幅明顯。

圖3所示為整體結(jié)構(gòu)損傷指數(shù)沿工況的變化情況及性能水平的定義區(qū)間。由圖3 可見(jiàn)：3 條地震波作用下結(jié)構(gòu)的損傷指數(shù)隨輸入加速度峰值增大而增加，各條地震波曲線存在一定差異，但總體變化趨勢(shì)基本一致，彈性階段損傷較小，構(gòu)件開(kāi)裂形成裂縫進(jìn)入彈塑性階段后損傷增幅較快，最終結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件損傷嚴(yán)重，但結(jié)構(gòu)尚未形成倒塌。

結(jié)構(gòu)各樓層損傷指數(shù)中位移損傷與滯回耗能損傷在不同加速度峰值時(shí)比例不同，以結(jié)構(gòu)損傷程度較嚴(yán)重的第3，4 和5 層為例，分析在不同加速度峰值時(shí)ELW 波的位移和滯回耗能損傷，如圖4 所示。由圖4 可見(jiàn)：在加速度峰值為0.035g，0.070g和0.140g時(shí)位移損傷指數(shù)均比滯回耗能損傷指數(shù)大，說(shuō)明在彈性階段樓層位移是引起結(jié)構(gòu)損傷的主要因素。隨著輸入結(jié)構(gòu)加速度峰值的增大，結(jié)構(gòu)的滯回耗能損傷指數(shù)逐漸增大，二者引起的損傷指數(shù)基本相近。當(dāng)輸入地震波加速度峰值(PGA)為 0.620g，0.700g和 0.800g時(shí)，滯回耗能的損傷指數(shù)明顯大于位移損傷指數(shù)，即各樓層在塑性階段滯回耗能起主要作用。采用雙參數(shù)損傷模型計(jì)算結(jié)構(gòu)各樓層損傷指數(shù)時(shí)，樓層位移與滯回耗能在結(jié)構(gòu)不同性能狀態(tài)下引起的損傷程度不同。

表7 高層裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)各樓層損傷指數(shù)Table 7 Damage indexes of each floor of high monolithic precast shear wall structure

圖2 各樓層損傷指數(shù)Fig.2 Damage index of each floor

圖3 結(jié)構(gòu)損傷指數(shù)Fig.3 Damage index of structure

4 損傷評(píng)價(jià)指標(biāo)

4.1 層間位移角

關(guān)于性能水平的評(píng)價(jià)指標(biāo)通常包括力、變形、能量、變形與能量組合，頻率、剛度等參數(shù)，為了與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)性能水平進(jìn)行對(duì)比，選用層間位移角θ評(píng)價(jià)其性能水平，見(jiàn)表8。

高層裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)按照我國(guó)抗震設(shè)防烈度為8 度(0.200g)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，假定鋼筋連接未發(fā)生黏結(jié)滑移破壞(采取可靠的構(gòu)造措施與技術(shù)保證)，按照裝配式結(jié)構(gòu)的建造工藝制作。在加速度峰值(PGA)小于0.035g時(shí)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件沒(méi)有產(chǎn)生裂縫，處于彈性階段，即當(dāng)最大層間位移角小于1/1 500 時(shí)，結(jié)構(gòu)完全正常使用；在PGA 小于0.070g時(shí)，結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件無(wú)明顯裂縫，僅個(gè)別剪跨比較小的連梁有細(xì)微斜裂縫產(chǎn)生，結(jié)構(gòu)仍處于彈性階段，限定最大層間位移角小于等于1/1 000 時(shí)為“正常使用”性能；當(dāng)PGA 大于0.400g時(shí)，高層裝配式結(jié)構(gòu)下部樓層預(yù)制墻板疊合連梁結(jié)合面出現(xiàn)水平微裂縫，此時(shí)豎向抗側(cè)力構(gòu)件尚未遭受明顯損傷，最大層間位移角為1/127，滿足現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)和裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)彈塑性層間位移角限值[17]，故將“生命安全”性能水平的層間位移角限值定義為1/120；此后，隨著加速度峰值的增大，裝配整體式結(jié)構(gòu)預(yù)制墻板之間的水平裂縫沿結(jié)構(gòu)高度方向擴(kuò)展，且部分疊合連梁端部形成塑性鉸，裂縫均勻分布于第1～11層，且第2層和第3層個(gè)別豎向連接部位形成微裂縫，以PGA為0.800g時(shí)結(jié)構(gòu)的最大層間位移角為限值定義“難以修復(fù)”的性能水平，層間位移角調(diào)整后的最大值大于1/60 時(shí)，定義其性能水平為“接近倒塌或倒塌”；當(dāng)PGA 為0.070g～0.400g時(shí)，裂縫發(fā)展較緩慢，均為疊合連梁端部的微裂縫，個(gè)別呈現(xiàn)明顯裂縫，未損壞豎向抗側(cè)力構(gòu)件。為了安全起見(jiàn)，將“正常使用”和“生命安全”性能水平之間的層間位移角差值二等分，調(diào)整后的層間位移角量值定義為“立即使用”這一性能水平的分界點(diǎn)。

由表8可知：以層間位移角評(píng)價(jià)高層裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)性能水平的狀態(tài)與GB50010—2010“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范”[18]中現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)的限值略有不同，原因在于，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)與裝配式結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)理不同[19]，前者主要體現(xiàn)于某一(部分)樓層結(jié)構(gòu)構(gòu)件的集中損傷，后者為由預(yù)制構(gòu)件連接薄弱部位引起而均勻分布于整體結(jié)構(gòu)高度方向的水平裂縫群和連梁端部集中損傷。二者破壞形態(tài)、裂縫發(fā)展規(guī)律和耗能方式的不同，引起結(jié)構(gòu)在不同地震加速度峰值作用下地震響應(yīng)的差異。

圖4 位移損傷與滯回耗能損傷Fig.4 Displacement damage and hysteretic energy damage

表8 層間位移角評(píng)價(jià)指標(biāo)Table 8 Evaluation index of inter-story drift

4.2 損傷指數(shù)

基于損傷性能的抗震設(shè)計(jì)方法，通過(guò)定義損傷指數(shù)來(lái)控制結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的損傷程度。損傷指數(shù)D的范圍應(yīng)在[0，1]，當(dāng)D=0時(shí)，對(duì)應(yīng)震害情況下的完好狀態(tài)；當(dāng)D≥1 時(shí)，意味著結(jié)構(gòu)或構(gòu)件完全破壞；損傷指數(shù)D為單調(diào)遞增函數(shù)，即結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的損傷呈增大趨勢(shì)且不可逆。對(duì)于損傷指數(shù)的計(jì)算，不同學(xué)者提出了不同的計(jì)算模型[20-23]，其中PARK等[5-6]基于梁柱構(gòu)件試驗(yàn)研究結(jié)果提出的雙參數(shù)損傷模型具有明確的物理意義而被廣泛應(yīng)用，但仍存在一定不足。呂大剛等[24-28]對(duì)此進(jìn)行了修正，使其具有更廣泛的適用性。本文基于層間變形和能量耗散的雙參數(shù)損傷模型對(duì)高層裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的損傷狀況進(jìn)行分析，參考已有混凝土結(jié)構(gòu)在不同性能水平下的損傷指數(shù)界限，結(jié)合振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究的裂縫分布形態(tài)、動(dòng)力特性、層間變形、滯回耗能等地震響應(yīng)，提出結(jié)構(gòu)的雙參數(shù)損傷模型，計(jì)算不同損傷狀態(tài)下樓層和結(jié)構(gòu)的損傷，綜合分析后給出不同性能水平的損傷限值，見(jiàn)表9，其中0≤D＜0.01 為“完全正常使用”時(shí)的性能水平。

5 整體結(jié)構(gòu)損傷分析

根據(jù)高層裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的破壞形態(tài)和地震響應(yīng)[11]，結(jié)合雙參數(shù)損傷模型計(jì)算結(jié)構(gòu)各層損傷指數(shù)和層間位移角的性能水平量化指標(biāo)，可以初步得出以下結(jié)論：當(dāng)輸入地震波加速度峰值為0.035g時(shí)，裝配整體式結(jié)構(gòu)的最大層間位移角為1/1 786(第5 層)，結(jié)構(gòu)在3 條地震波作用下的整體損傷指數(shù)平均值為0.009，定義層間位移角限值為1/1 500 和整體損傷指數(shù)為0.01為“完全正常使用”性能水平的限值，整體結(jié)構(gòu)基本無(wú)損傷。當(dāng)輸入地震波加速度峰值為0.070g時(shí)，結(jié)構(gòu)亦處于彈性階段，其表面基本沒(méi)有裂縫產(chǎn)生，其破壞等級(jí)基本完好，結(jié)構(gòu)的最大層間位移角為1/1 020(第5 層)，結(jié)構(gòu)在3 條地震波作用下的整體損傷指數(shù)平均值為0.018，定義層間位移角限值為1/1 000 和整體損傷指數(shù)為0.03 為“正常使用”性能水平的限值。當(dāng)PGA 為0.140g時(shí)，結(jié)構(gòu)的最大層間位移角為1/452(第5層)，結(jié)構(gòu)在3條地震波作用下的整體損傷指數(shù)平均值為0.055，結(jié)構(gòu)表面僅有少量微裂縫產(chǎn)生，其破壞等級(jí)輕微破壞，定義層間位移角限值為1/400 和整體損傷指數(shù)0.10為“立即使用”的性能水平限值。當(dāng)PGA 為0.220g時(shí)，結(jié)構(gòu)的最大層間位移角為1/290，結(jié)構(gòu)在3 條地震波作用下的整體損傷指數(shù)平均值為0.104，結(jié)構(gòu)表面的裂縫逐漸增加并延伸，其破壞等級(jí)為輕度破壞；當(dāng)PGA 為0.400g時(shí)，結(jié)構(gòu)的最大層間位移角為1/127，結(jié)構(gòu)在3 條地震波作用下的整體損傷指數(shù)平均值為0.328，此階段裝配式結(jié)構(gòu)下部樓層預(yù)制墻板連接部位表面開(kāi)始呈現(xiàn)水平微裂縫，主要抗側(cè)力構(gòu)件開(kāi)始受損，其破壞等級(jí)為輕度破壞，定義層間位移角為1/120和整體損傷指數(shù)為0.40 為“生命安全”的性能水平限值。當(dāng)PGA為0.620g，0.700g和0.800g時(shí)，結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下進(jìn)入塑性階段，其最大層間位移角明顯增大，結(jié)構(gòu)在3條地震波作用下的整體損傷指數(shù)平均值分別為0.656，0.726 和0.861，此階段破壞狀態(tài)較為嚴(yán)重，裝配式結(jié)構(gòu)預(yù)制墻板之間除頂層外，各層均產(chǎn)生水平裂縫，且部分水平裂縫貫穿現(xiàn)澆連接部位，同時(shí)，第2和第3層預(yù)制墻板之間開(kāi)始呈現(xiàn)豎向微裂縫，此階段破壞等級(jí)為嚴(yán)重破壞，定義層間位移角為1/60 和整體損傷指數(shù)為0.90 為“難以修復(fù)”性能水平限值。結(jié)束輸入地震波后，裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)受損嚴(yán)重，但尚未倒塌，說(shuō)明具有較好的抗震性能，滿足結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)的要求。

表9 不同性能水平的損傷界限值Table 9 Damage index thresholds at different performance levels

6 結(jié)論

1)將裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的地震破壞等級(jí)劃分為6級(jí)，即：I級(jí)，完好；II級(jí)，基本完好；III級(jí)，輕微破壞；IV 級(jí)，中等破壞；V 級(jí)，嚴(yán)重破壞；VI級(jí)，毀壞。并提出了對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)性能水平。

2)在結(jié)構(gòu)的彈性階段主要產(chǎn)生樓層位移損傷，而滯回耗能損傷主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的塑性階段。

3)基于改進(jìn)的Park-Ang 雙參數(shù)損傷模型而提出的樓層位移和滯回耗能組合的樓層損傷指數(shù)，其分布規(guī)律與結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)一致；以各層滯回耗能百分?jǐn)?shù)為系數(shù)計(jì)算得到整體結(jié)構(gòu)的損傷指數(shù)，與結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)基本一致。

4)基于層間位移角和損傷指數(shù)的性能水平量化指標(biāo)可以有效評(píng)價(jià)高層裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的不同性能水平。