金 浏，苗丽越，李 冬，杜修力

(北京工业大学城市减灾与防灾防护教育部重点实验室，北京 100124)

剪力墙是钢筋混凝土结构中抵抗侧向荷载的主要结构构件。它们必须具有足够的强度和延性，以避免地震期间在较大的水平荷载作用下发生脆性破坏[1]。影响剪力墙破坏形式和抗震性能的因素很多，如剪跨比、轴压比、宽厚比、边缘约束柱、水平(竖向)分布钢筋配筋率等，国内外学者对此也进行了大量的研究。其中，轴压比、水平与竖向分布钢筋配筋率及剪跨比是影响剪力墙性能的重要因素。

目前，普遍认为[2]剪跨比λ≥2.0的剪力墙以受弯为主，λ<1.0的剪力墙以受剪为主，λ在1.5附近的剪力墙则多以弯剪混合受力为主。剪切主导的破坏模式导致剪力墙的刚度和强度迅速衰减，严重限制了剪力墙的耗能能力和延性[3 − 4]。为了在地震来临时剪力墙能够稳定地承受大部分剪力，低矮的钢筋混凝土剪力墙需要有足够的水平配筋[5 − 8]。Luna等[9]发现水平配筋率达到某值时，对剪力墙峰值抗剪强度的影响较小；同时发现边缘构件有利于抑制剪力墙的强度退化。根据我国《高层建筑混凝土结构技术规程》[10]规定可知，轴压比是影响剪力墙抗震性能的重要因素之一，研究轴压比对剪力墙抗震性能的影响是剪力墙抗震设计的重要内容。高轴压比是引起剪力墙脆性破坏的主要因素，较高的轴压比可抑制较小剪跨比的剪力墙墙体的变形[11]。同时，Lefas等[12]指出轴压比对延性影响很大，轴压比提高，延性下降，当轴压较大时(如轴压比达到或超过0.25)，延性下降幅度较大。通过Li W和 Li Q[13]的试验结果可知，试件的延性随轴压比的变化不一致。轴压比限定在一定范围内，剪力墙的延性较好。当剪力墙轴压力较大、配筋率较高或长细比较大时，屈服变形对总变形的贡献较大，现行设计规范低估了剪力墙的变形能力[14]。现有的大型剪力墙分析方法主要是基于材料强度和屈服标准所得。但Rasoolinejad和Bažant[15]发现增大剪力墙墙体尺寸可能会改变破坏机理，使混凝土处于较低应力时发生破坏，即存在显著的尺寸效应现象。目前，对于剪力墙剪切破坏尺寸效应研究非常少见，对破坏机理及尺寸效应规律的认知很不足。由于经济以及试验条件的限制，大尺寸尤其是足尺的RC剪力墙物理试验的开展受到限制，数值模拟方法成为解决这一问题的途径之一。

实际上，钢筋混凝土构件尺寸效应的来源为：1)混凝土的非均质性；2)钢筋/混凝土相互作用力学行为的高度复杂性。因此，要解决钢筋混凝土构件层次“尺寸效应”行为，数值计算手段需要同时体现混凝土材料层次的尺寸效应(源于其细观非均质性)，及钢筋/混凝土相互作用行为。细观数值模拟的方法，将混凝土材料看作由骨料颗粒、砂浆基质以及界面过渡区组成的三相复合材料，充分体现了混凝土材料的内部组成非均质性。

鉴于此，本文采用细观数值模拟方法对不同轴压比下RC剪力墙发生剪切破坏时的抗剪承载力、延性能力、耗能情况以及尺寸效应行为等进行了研究。此时，将数值模拟得到的抗剪强度规律与已有尺寸效应律(II-SEL)进行了对比，探讨了轴压比对剪力墙抗剪强度尺寸效应的影响规律。

1 RC剪力墙剪切破坏试验介绍

本文拟对Looi等[11]开展的低剪跨比的钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验进行细观数值模拟研究。……