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RC剪力墻震后安全性鑒定的試驗(yàn)研究

文檔作者：郭巒川張亮泉文檔來(lái)源：東北林業(yè)大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)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(yàn)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(duì)地震現(xiàn)場(chǎng)的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行較為準(zhǔn)確的安全評(píng)定對(duì)于災(zāi)后的應(yīng)急救援和損失評(píng)估至
關(guān)重要。目前我國(guó)地震現(xiàn)場(chǎng)建筑物的損傷鑒定主要由專家依據(jù)經(jīng)驗(yàn)給出給出判定結(jié)果。這樣的評(píng)估方法難免會(huì)
因?yàn)殍b定者對(duì)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(wèn)題，本文以鋼筋混凝
土剪力墻結(jié)構(gòu)為研究對(duì)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(guò)對(duì)2片剪力
墻的低周往復(fù)加載試驗(yàn)，記錄下每級(jí)控制位移下的損傷照片，計(jì)算出對(duì)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(duì)應(yīng)關(guān)系，給出損傷圖集；從而對(duì)鋼筋混凝土剪力墻進(jìn)行損傷鑒定。
。。【關(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(hào)】TU398．2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】1001—6864(2016)02—0054—03
0 引言
目前專家學(xué)者的專業(yè)知識(shí)背景及實(shí)際鑒定經(jīng)驗(yàn)
是震后安全性鑒定的主要依據(jù)。2001年我國(guó)頒布了
關(guān)于震后建筑物安全性鑒定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB18208．2
— 2001《地震現(xiàn)場(chǎng)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(xiàng)條款可以發(fā)
現(xiàn)，里面包含大量對(duì)不同類型結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)生不同等級(jí)
損傷的宏觀現(xiàn)象的描述性語(yǔ)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(duì)建筑物進(jìn)行安全鑒定存在兩個(gè)問(wèn)題：
(1) 不同的人對(duì)諸如“細(xì)微短縫”、“細(xì)微裂縫”
等描述性語(yǔ)言的理解是不同的，因而可能對(duì)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(jiān)實(shí)的結(jié)構(gòu)
工程專業(yè)背景知識(shí)，而且要有豐富的地震現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)安
全性鑒定經(jīng)驗(yàn)。但實(shí)際上強(qiáng)烈地震發(fā)生的概率較小，
有豐富經(jīng)驗(yàn)的鑒定者是比較少的，地震現(xiàn)場(chǎng)更多的鑒
定人員是具有結(jié)構(gòu)工程專業(yè)背景知識(shí)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(shí)
給出更能夠量化損傷情況的安全性鑒定方法，筆者通
過(guò)對(duì)剪力墻構(gòu)件進(jìn)行低周往復(fù)試驗(yàn)，記錄每級(jí)加載到
控制位移時(shí)的損傷圖片，并計(jì)算對(duì)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(duì)應(yīng)關(guān)系，并制作圖
集，給地震現(xiàn)場(chǎng)的損傷鑒定提供參考。
1 鋼筋混凝土剪力墻擬靜力試驗(yàn)
普通鋼筋混凝土剪力墻的抗震性能試驗(yàn)國(guó)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(jì)參數(shù)對(duì)抗震性
能的影響，很少有人關(guān)注每級(jí)加載工況時(shí)對(duì)應(yīng)的損傷
現(xiàn)象并用照片記錄下來(lái)，更沒(méi)有關(guān)注每級(jí)損傷指數(shù)和
損傷現(xiàn)象的對(duì)應(yīng)關(guān)系，本試驗(yàn)的目的就在此。
1．1 剪力墻試件設(shè)計(jì)
本次試驗(yàn)試件設(shè)計(jì)選取了哈爾濱某住宅小區(qū)實(shí)
際工程中一18層剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)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(jì)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(duì)比，其設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。
0
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j 專 J 1
’ r5O1000l
【1300
回
截面 獨(dú)
編號(hào) YBZ一1
縱筋 8壹6
箍箭 4‘面 n
圖1 SW1設(shè)計(jì)圖
表1 剪力墻設(shè)計(jì)參數(shù)
1．2 材料性能
混凝土及鋼筋的材料性能試驗(yàn)均在中國(guó)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(xiàng)目] 地震行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(201308003)；中央高?；究蒲袑ｍ?xiàng)基金項(xiàng)目(2572014CB23)
郭巒川等：RC剪力墻震后安全性鑒定的試驗(yàn)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(guò)程
中保持軸力不變。水平方向上采用100t電液伺服作
動(dòng)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(lái)約束。
加載制度：試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)施加較小位移觀察試件開(kāi)
裂情況，當(dāng)試件出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象時(shí)位移為△ ，此后按照
△ 的倍數(shù)進(jìn)行位移控制逐級(jí)加載，每級(jí)荷載循環(huán)兩
次，直至試件強(qiáng)度下降到最大荷載的85％ 時(shí)，認(rèn)為時(shí)
間破壞，停止試驗(yàn)。
應(yīng)變片測(cè)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(cè)鋼筋是否屈服。
位移計(jì)測(cè)點(diǎn)布置：在垂直方向布置了拉線位移計(jì)
和頂桿位移計(jì)其位置如圖2所示，為了測(cè)量底座的轉(zhuǎn)
動(dòng)，在底座位置也布置了頂桿位移計(jì)。
@ ?
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(dòng)器； 3-千斤頂； 4-滾動(dòng)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(yàn)結(jié)果分析
試驗(yàn)所得2片剪力墻滯回曲線如圖3所示。
通過(guò)以上滯回曲線可以看出，試件在加載位移較
小時(shí)剛度較大，此時(shí)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
雜 0
一l0o
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? b} ? 十{ ?一 ～ ～{{??■ {一?m唾 b —毽? {?
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(duì)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(duì)應(yīng)關(guān)系
本文采用修正的Park—Ang損傷指標(biāo)作為評(píng)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(jì)算；E 為累積滯變耗能；
盧為耗能因子，可按試驗(yàn)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(jì)算出每級(jí)控制位移下構(gòu)件對(duì)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(lái)
便可以得到損傷現(xiàn)象與損傷指數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
通過(guò)相機(jī)記錄每級(jí)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(duì)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(duì)應(yīng)關(guān)系筆者沒(méi)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(qǐng)和本人聯(lián)系。
表4 SW1損傷現(xiàn)象和損傷指數(shù)的對(duì)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(duì)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(yǔ)
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(guò)2片剪力墻
的低周往復(fù)試驗(yàn)，記錄了每級(jí)加載控制位移下的損傷
照片，并計(jì)算損傷指數(shù)，給出了損傷指數(shù)和損傷現(xiàn)象
的對(duì)應(yīng)圖集。同時(shí)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(jì)參數(shù)的剪力墻結(jié)構(gòu)地
震現(xiàn)場(chǎng)安全性鑒定提供了依據(jù)。具體結(jié)論如下：
(1) 對(duì)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(chǎng)應(yīng)該首先
觀察砂漿面層的破壞現(xiàn)象，其次撥開(kāi)砂漿觀察混凝土
面層的破壞情況，同時(shí)剪力墻結(jié)構(gòu)的損傷主要集中在
底部塑性鉸區(qū)。通過(guò)對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)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(guò)具體構(gòu)件
的損傷指數(shù)可以計(jì)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(jí)，進(jìn)而對(duì)地震現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(yàn)研究[Jj．土木
工程學(xué)報(bào)，2012，45(2)：51—59．
(下轉(zhuǎn)第63頁(yè))

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