卢成龙

(贵阳市建筑设计院有限公司，贵州贵阳 550006)

0 引言

钢筋混凝土剪力墙构件是结构重要抗侧力构件，其在地震、强风等动力作用下的安全性能直接影响到整个结构的安全。混凝土具有典型的应变率敏感性，其强度、刚度等性能随应变率的不同而变化。然而，在我国现行的抗震设计规范中并未考虑应变率对混凝土本构关系以及构件和结构的承载力、变形性能、耗能能力及破坏模式的影响。因此，考虑应变率影响的钢筋混凝土剪力墙动力行为研究显得尤为重要，国内外也进行了一些相关课题的研究［1-7］。本文进行了两片钢筋混凝土剪力墙构件的加载试验研究，对比了在单调快速加载作用和静载作用下钢筋混凝土剪力墙构件的力学性能。

1 钢筋混凝土剪力墙试验构件

本文试验研究中在实验室共浇筑了两片钢筋混凝土剪力墙构件，构件编号分别为S1和S2，两片墙的设计参数如表1所示，混凝土强度等级为C40。在试验时，为了突出考虑加载速率因素的影响，所浇筑的两片剪力墙构件除加载速率参数不同外，其余的结构设计参数均相同。钢筋混凝土剪力墙构件如图1所示。

表1 钢筋混凝土剪力墙构件的设计参数

图1 钢筋混凝土剪力墙构件示意图及实物图

2 加载装置及加载制度

本文试验研究中采用的加载装置如图2所示。在试验过程中，将试件固定后，采用液压千斤顶施加轴向力。为了保证施加轴力后构件的侧向位移不受约束，在液压千斤顶上设置了滑车装置。按图3所设计的加载制度，通过Shenck作动器给构件施加侧向位移。钢筋混凝土剪力墙快速加载试验属于动力加载试验，为了在试验中能较好的控制加载过程，本文采用位移控制的加载制度，在每一工况下的加载速率保持恒定。试验过程中，当水平荷载降低到峰值荷载的85%以下时，停止加载。试验加载制度具体如图4所示。

图2 加载装置示意图及实物图

3 试验量测内容

试验中主要测量了剪力墙顶部加载端的侧向水平力、侧向位移，剪力墙的轴向压力，剪力墙的钢筋应变和混凝土应变。剪力墙顶部加载端的侧向水平力、侧向位移由德国Shenck电液伺服系统采集，采集的数据可得出试验构件的单调曲线。剪力墙的轴向压力由静态应变仪通过100 t压力传感器来测量。为了考察剪力墙构件破坏区的非线性发展过程，本试验在剪力墙破坏区及其他位置布置了相应的钢筋应变片和混凝土应变片，钢筋与混凝土应变片布置如图4所示。试验中应变片数据由江苏东华公司生产的DH5920动态应变仪采集。

根据试验量测到的数据，可以得到剪力墙构件的单调曲线以及应变时程曲线等。利用得到的试验数据，可进一步分析剪力墙在各种加载工况下的力学性能。

图3 剪力墙构件的加载制度

图4 剪力墙构件钢筋与混凝土应变片布置

4 试验结果

4.1 最终破坏形态

由采集得到的钢筋与混凝土应变时程曲线的弹性阶段可得出两个剪力墙构件的应变率数量级分别为10-5/s(S1)和10-3/s (S2)，表明试验的加载速率符合静载和地震作用下的钢筋混凝土构件的加载速率要求。本文试验中，两片钢筋混凝土剪力墙的破坏形态呈剪弯型，都是由于受拉钢筋首先屈服，而导致受压区混凝土压溃的破坏模式，试件最终的破坏形态如图5所示。拟静力加载试件最终破坏时在暗柱区的水平裂缝的条数比快速加载试件裂缝开展条数多，裂缝间距较密集。

图5 试件最终破坏形态

4.2 荷载—位移曲线

试件的荷载—位移曲线如图6所示。快速加载试验构件的承载力比拟静力加载试验构件有所提高，在本文的加载速率范围内，提高的幅度不是很大，极限位移略低。构件弹性刚度与强化刚度略微增大，单调曲线增大的趋势则较为明显，与此同时，构件的强化段相应变短。快速加载试验构件的骨架曲线在构件承载力下降段比拟静力加载试验构件的略陡，延性降低。S1构件的极限承载力为196.6 kN，S2构件的极限承载力为214.5 kN。

图6 钢筋混凝土剪力墙试件的单调曲线

5 结语

在试验室完成了两片钢筋混凝土剪力墙的加载试验研究，分析了加载速率对构件承载力，变形以及破坏形态的影响，通过试验研究得到以下结论:

1)按本文设计参数设计的两片钢筋混凝土剪力墙试件，其最终的破坏模式与加载速率无关，都呈剪弯型破坏模式;2)快速加载作用下剪力墙构件的承载力比拟静载作用下高，但是快速加载作用下构件具有更为明显的脆性;3)拟静载时，剪力墙构件最终破坏时裂缝开展的条数比快速加载作用下多，裂缝间距较为密集。

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