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RC剪力墻震后安全性鑒定的試驗研究

文檔作者：郭巒川張亮泉文檔來源：東北林業(yè)大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月10日
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低溫建筑技術(shù) 2016年第2期(總第212期)
DOI：10．13905／j．cnki．a(chǎn)wjz．2016．02．019
RC剪力墻震后安全性鑒定的試驗研究
郭巒川， 張亮泉
(東北林業(yè)大學(xué)。哈爾濱150040)
【摘要】 地震后迅速對地震現(xiàn)場的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行較為準(zhǔn)確的安全評定對于災(zāi)后的應(yīng)急救援和損失評估至
關(guān)重要。目前我國地震現(xiàn)場建筑物的損傷鑒定主要由專家依據(jù)經(jīng)驗給出給出判定結(jié)果。這樣的評估方法難免會
因為鑒定者對建筑結(jié)構(gòu)損傷程度的主觀理解不同而導(dǎo)致鑒定結(jié)果的差異。為了解決這一問題，本文以鋼筋混凝
土剪力墻結(jié)構(gòu)為研究對象，提出了基于損傷指數(shù)的鋼筋混凝土剪力墻震后安全性鑒定的新方法。通過對2片剪力
墻的低周往復(fù)加載試驗，記錄下每級控制位移下的損傷照片，計算出對應(yīng)的損傷指數(shù)，建立構(gòu)件典型損傷現(xiàn)象和
損傷指數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，給出損傷圖集；從而對鋼筋混凝土剪力墻進(jìn)行損傷鑒定。
。?！娟P(guān)鍵詞】鋼筋混凝土剪力墻；地震安全性鑒定；損傷指數(shù)；震損現(xiàn)象；損傷圖集
【中圖分類號】TU398．2 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【文章編號】1001—6864(2016)02—0054—03
0 引言
目前專家學(xué)者的專業(yè)知識背景及實際鑒定經(jīng)驗
是震后安全性鑒定的主要依據(jù)。2001年我國頒布了
關(guān)于震后建筑物安全性鑒定的國家標(biāo)準(zhǔn)：GB18208．2
— 2001《地震現(xiàn)場工作第二部分：建筑物安全鑒
定》? ，為較強(qiáng)地震后震區(qū)建筑物安全鑒定提供了原
則和方法。但仔細(xì)研究上述標(biāo)準(zhǔn)的各項條款可以發(fā)
現(xiàn)，里面包含大量對不同類型結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)生不同等級
損傷的宏觀現(xiàn)象的描述性語言，如：剪力墻的洞口可
有細(xì)微短縫，抗側(cè)力的砌體填充墻少數(shù)可有輕微裂縫
(16．2．3丙類安全建筑)；混凝土剪力墻的洞口可有裂
縫，(6．2．4丁類安全建筑)等。依據(jù)這樣的標(biāo)準(zhǔn)和方
法對建筑物進(jìn)行安全鑒定存在兩個問題：
(1) 不同的人對諸如“細(xì)微短縫”、“細(xì)微裂縫”
等描述性語言的理解是不同的，因而可能對同一建筑
物給出不同的鑒定結(jié)論，導(dǎo)致鑒定結(jié)果出現(xiàn)主觀偏差；
(2) 上述方法要求鑒定者不但具有堅實的結(jié)構(gòu)
工程專業(yè)背景知識，而且要有豐富的地震現(xiàn)場結(jié)構(gòu)安
全性鑒定經(jīng)驗。但實際上強(qiáng)烈地震發(fā)生的概率較小，
有豐富經(jīng)驗的鑒定者是比較少的，地震現(xiàn)場更多的鑒
定人員是具有結(jié)構(gòu)工程專業(yè)背景知識的青年專業(yè)工
作者。
為了解決由于主觀原因而造成的鑒定差異，同時
給出更能夠量化損傷情況的安全性鑒定方法，筆者通
過對剪力墻構(gòu)件進(jìn)行低周往復(fù)試驗，記錄每級加載到
控制位移時的損傷圖片，并計算對應(yīng)的損傷指數(shù)，給
出了宏觀損傷現(xiàn)象和損傷指數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，并制作圖
集，給地震現(xiàn)場的損傷鑒定提供參考。
1 鋼筋混凝土剪力墻擬靜力試驗
普通鋼筋混凝土剪力墻的抗震性能試驗國內(nèi)外
很多專家學(xué)者都已經(jīng)涉足 ，但是他們更多的是關(guān)
注試件最終的破壞形態(tài)和試件的設(shè)計參數(shù)對抗震性
能的影響，很少有人關(guān)注每級加載工況時對應(yīng)的損傷
現(xiàn)象并用照片記錄下來，更沒有關(guān)注每級損傷指數(shù)和
損傷現(xiàn)象的對應(yīng)關(guān)系，本試驗的目的就在此。
1．1 剪力墻試件設(shè)計
本次試驗試件設(shè)計選取了哈爾濱某住宅小區(qū)實
際工程中一18層剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計了2片剪力墻試件
(1：2．5縮尺)。剪力墻試件考慮了軸壓比的影響，設(shè)
計了一標(biāo)準(zhǔn)試件SW1如圖1所示，SW2試件軸壓比改
變與之對比，其設(shè)計參數(shù)見表1。
0
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j -’
8
8 ●
8
j 專 J 1
’ r5O1000l
【1300
回
截面 獨(dú)
編號 YBZ一1
縱筋 8壹6
箍箭 4‘面 n
圖1 SW1設(shè)計圖
表1 剪力墻設(shè)計參數(shù)
1．2 材料性能
混凝土及鋼筋的材料性能試驗均在中國地震局
工程力學(xué)研究所北京園區(qū)進(jìn)行，混凝土材料性能如表
[基金項目] 地震行業(yè)科研專項經(jīng)費(fèi)項目(201308003)；中央高?；究蒲袑ｍ椈痦椖?2572014CB23)
郭巒川等：RC剪力墻震后安全性鑒定的試驗研究 55
2所示，鋼筋材料性能如表3所示。
表2 混凝土材料性能
混凝土類型 抗壓強(qiáng)度／MPa
鋼筋 屈服強(qiáng)度 極限強(qiáng)度
1．3 加載裝置和加載制度
加載裝置：豎向采用300t油壓千斤頂，加載過程
中保持軸力不變。水平方向上采用100t電液伺服作
動器，為了避免平面外的變形，在剪力墻構(gòu)件樓板處
焊接水平支撐鋼梁來約束。
加載制度：試驗開始時施加較小位移觀察試件開
裂情況，當(dāng)試件出現(xiàn)開裂現(xiàn)象時位移為△ ，此后按照
△ 的倍數(shù)進(jìn)行位移控制逐級加載，每級荷載循環(huán)兩
次，直至試件強(qiáng)度下降到最大荷載的85％ 時，認(rèn)為時
間破壞，停止試驗。
應(yīng)變片測點(diǎn)布置：應(yīng)變片主要布置在縱筋和水平
分布筋和箍筋上，塑性鉸區(qū)部分布置較多，主要用于
監(jiān)測鋼筋是否屈服。
位移計測點(diǎn)布置：在垂直方向布置了拉線位移計
和頂桿位移計其位置如圖2所示，為了測量底座的轉(zhuǎn)
動，在底座位置也布置了頂桿位移計。
@ ?
r 一⑤
＼＼① l IIf H+H }l／l l
I I I I l I l l l
l一反力墻； 2-作動器； 3-千斤頂； 4-滾動支座
5一反力架； 6-剪力墻試件； 7-側(cè)向限制鋼粱；8一底座
圖2 剪力墻加載裝置圖
1．4 試驗結(jié)果分析
試驗所得2片剪力墻滯回曲線如圖3所示。
通過以上滯回曲線可以看出，試件在加載位移較
小時剛度較大，此時構(gòu)件基本處在彈性階段，殘余變
形很小，在卸載后基本能夠恢復(fù)。隨著加載位移的增
20o
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Z
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一l0o
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一
- 60-40—20 0 20 40 6O
位移，mm
SW1滯回曲線
． ．60．．40．．20 0 20 40 60
位移／ram
SW2滯回曲線
圖3 剪力墻滯回曲線
大，構(gòu)件進(jìn)入屈服階段，試件剛度和強(qiáng)度都出現(xiàn)退化，
殘余變形增大，卸載后不能夠回到原點(diǎn)，滯回耗能增
加。加載到后期試件強(qiáng)度和剛度出現(xiàn)明顯下降，滯回
曲線呈現(xiàn)s形，并出現(xiàn)典型的捏縮現(xiàn)象。
對比SW1和SW2試件的滯回曲線可以得到，隨
著軸壓比的增大，試件的承載力極限值明顯增大，但
是試件的延性卻有所降低，試件的耗能能力減弱，在
達(dá)到最大承載力以后軸壓比大的試件強(qiáng)度下降更快，
更趨向于脆性破壞。
2 損傷現(xiàn)象與損傷指數(shù)的對應(yīng)關(guān)系
本文采用修正的Park—Ang損傷指標(biāo)作為評定剪
力墻和連梁損傷程度的參數(shù)。1985年由Y J Park和A
H S．Ang 提出的由構(gòu)件最大變形和累積滯回耗能
線性組合表達(dá)的雙參數(shù)破壞準(zhǔn)則為后續(xù)研究者使用
得最為廣泛，其形式為：
+盧 (1)
式中，6 為荷載作用下試件的最大變形；6 為可
恢復(fù)變形，近似按初始剛度計算；E 為累積滯變耗能；
盧為耗能因子，可按試驗數(shù)據(jù)反算得到；6 取骨架曲線
下降到85％ 處的位移Q 為構(gòu)件的極限荷載。
根據(jù)上式可以計算出每級控制位移下構(gòu)件對應(yīng)
的損傷指數(shù)，將這些點(diǎn)在試件的骨架曲線上標(biāo)記出來
便可以得到損傷現(xiàn)象與損傷指數(shù)的對應(yīng)關(guān)系。
通過相機(jī)記錄每級加載控制位移A點(diǎn)到L點(diǎn)的
56 低溫建筑技術(shù) 2016年第2期(總第212期)
震損現(xiàn)象可以得到SW1損傷指數(shù)和損傷現(xiàn)象的對應(yīng)
關(guān)系。由于篇幅原因其余試件損傷指數(shù)和損傷圖片
的對應(yīng)關(guān)系筆者沒有一一列出，只給出了SW1和SW2
最后的破壞現(xiàn)象，如果有需要請和本人聯(lián)系。
表4 SW1損傷現(xiàn)象和損傷指數(shù)的對應(yīng)關(guān)系
Z
-_R
位移／ram
~ t~k-ang損傷指數(shù)D
一骨架曲線
圖4 SW1損傷指數(shù)和骨架曲線對應(yīng)關(guān)系
圖5 SW1(左圖)和SW2(右圖)最終破壞現(xiàn)象
3 結(jié)語
本文提出了基于Park—Ang損傷指數(shù)的鋼筋混凝
土剪力墻震后安全性鑒定的新方法。通過2片剪力墻
的低周往復(fù)試驗，記錄了每級加載控制位移下的損傷
照片，并計算損傷指數(shù)，給出了損傷指數(shù)和損傷現(xiàn)象
的對應(yīng)圖集。同時比較了不同軸壓比下構(gòu)件的破壞
形態(tài)和抗震性能。為不同設(shè)計參數(shù)的剪力墻結(jié)構(gòu)地
震現(xiàn)場安全性鑒定提供了依據(jù)。具體結(jié)論如下：
(1) 對于剪力墻構(gòu)件，隨著軸壓比增大試件的
延性減弱，但是承載力增大明顯；
(2) 砂漿面層的損傷現(xiàn)象要比混凝土面層的損
傷現(xiàn)象明顯，所以更具有代表性，地震現(xiàn)場應(yīng)該首先
觀察砂漿面層的破壞現(xiàn)象，其次撥開砂漿觀察混凝土
面層的破壞情況，同時剪力墻結(jié)構(gòu)的損傷主要集中在
底部塑性鉸區(qū)。通過對比現(xiàn)場震損現(xiàn)象和圖集中的
損傷照片，可以確定具體構(gòu)件的損傷指數(shù)。
(3) 根據(jù)已有的研究結(jié)果 ，通過具體構(gòu)件
的損傷指數(shù)可以計算出整體結(jié)構(gòu)的損傷指數(shù)，從而給
出整體結(jié)構(gòu)的損傷等級，進(jìn)而對地震現(xiàn)場的鋼筋混凝
土剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性鑒定。
參考文獻(xiàn)
[1] GB18208．2—2001，地震現(xiàn)場工作第二部分：建筑物安全鑒
定[S]．
[2] 鄭山鎖，侯丕吉，李磊，等．Rc剪力墻地震損傷試驗研究[Jj．土木
工程學(xué)報，2012，45(2)：51—59．
(下轉(zhuǎn)第63頁)

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