剪力墻理想破壞機(jī)制

1、剪力墻理想破壞機(jī)制1 前言剪力墻結(jié)構(gòu)( shear wall structure )是用混凝土墻抵抗豎 向荷載和抵抗水平荷載的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)澆混凝土剪力墻的整體性好， 抗側(cè)剛度大，承載力大，在水平作用下側(cè)移小，經(jīng)過(guò)合理設(shè)計(jì)， 能設(shè)計(jì)成抗震性能好的鋼筋混凝土延性剪力墻。 由于它側(cè)向變形 小，承載力大，且有一定延性，在歷次大地震中，剪力墻結(jié)構(gòu)破 壞少， 表現(xiàn)出令人滿意的抗震性能。 所以這種結(jié)構(gòu)在高層或多層 房屋建筑中被大量運(yùn)用。由于高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，發(fā)生地震時(shí)地震運(yùn)動(dòng)不確定， 人們對(duì)地震時(shí)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的認(rèn)識(shí)有很大的局限性和模糊性， 加之材 料性能與施工安裝時(shí)變異性以及其他不可預(yù)測(cè)的因素， 致使設(shè)計(jì) 計(jì)算

2、結(jié)果和實(shí)際相差較大， 甚至有些作用效應(yīng)至今尚無(wú)法定量計(jì) 算出來(lái)。因此，在設(shè)計(jì)中，雖然分析計(jì)算是必須的，但僅此往往 不能滿足結(jié)構(gòu)安全性、 可靠性的要求， 不能達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前， 要選擇合適的結(jié)構(gòu)方案， 認(rèn)識(shí)和掌握剪力墻 結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)制( Failure mechanism )和塑化歷程，強(qiáng)調(diào)概念 設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中處處都要用清晰的結(jié)構(gòu)概念處理實(shí)際工作中的結(jié) 構(gòu)問(wèn)題，對(duì)結(jié)構(gòu)所受的各種作用的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)計(jì)算、不同結(jié)構(gòu)在 各種作用下的反應(yīng)、 變形能力和破壞機(jī)制以及各種構(gòu)造措施等問(wèn) 題，依據(jù)結(jié)構(gòu)破壞機(jī)制和概念分析進(jìn)行理解和判讀。美籍華人林同炎教授所著 « 結(jié)構(gòu)概念與體

3、系 »一書， 主要從結(jié)構(gòu)整體出發(fā)分析各結(jié)構(gòu)分體系的結(jié)構(gòu)概念，揭示了結(jié)構(gòu)體系的規(guī)律和結(jié)構(gòu)破壞機(jī)制， 更強(qiáng)調(diào)了設(shè)計(jì)中靈活運(yùn)用這 些概念設(shè)計(jì)的重要性。2 結(jié)構(gòu)理想破壞機(jī)制剪力墻由墻肢和連梁兩種構(gòu)件組成， 墻肢和連梁可以視為框 架中的柱子和梁， 兩者在破壞機(jī)制上是相通的。 框架結(jié)構(gòu)和剪力 墻結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)制一般分為兩種， 即樓層破壞機(jī)制和整體破壞機(jī) 制（如圖）設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生樓層破壞機(jī)制， 這種破壞說(shuō)明結(jié) 構(gòu)在柱中往往存在著薄弱環(huán)節(jié)， 即在其它構(gòu)件承載力尚未充分發(fā) 揮作用之前， 整個(gè)結(jié)構(gòu)已經(jīng)提前破壞。 要使整個(gè)結(jié)構(gòu)達(dá)到整體破 壞機(jī)制是容易的， 但在地震作用下， 出現(xiàn)介于樓層破

4、壞和整體破 壞之間的某種機(jī)制， 也是完全可以理解的。 設(shè)計(jì)人員的責(zé)任和義 務(wù)就是努力實(shí)現(xiàn)理想的建筑結(jié)構(gòu)整體破壞機(jī)制 , 就是正確布置和 掌握朔性鉸出現(xiàn)的位置和出現(xiàn)順序， 就是盡量使結(jié)構(gòu)達(dá)到理想破 壞機(jī)制。各種不同的結(jié)構(gòu)體系，其理想的破壞過(guò)程是不同的，如 下圖3 剪力墻理想破壞機(jī)制在彈性階段，剪力墻的性能與整體系數(shù) a由關(guān)。整體系數(shù) 為連梁剛度與墻肢剛度的比值 （a 值大小與剪力墻開(kāi)洞情況有關(guān)， 洞口是否存在， 洞口的大小、 形狀及位置的不同都將影響剪力墻的受力性能）。彈性分析表明：連梁剛度小，aW1時(shí)，連梁對(duì)墻肢的約束彎矩很小， 可以忽略連梁對(duì)墻肢的約束， 把連梁看成 鉸接連桿， 只傳遞水平力

5、， 墻肢各自承擔(dān)水平力， 剪力墻的剛度， 承載力為各墻肢剛度承載力之和， 每個(gè)墻肢彎矩圖與應(yīng)力分布和 懸臂墻想同； 其破壞機(jī)制為墻肢的彎曲破壞和剪切破壞， 它的理 想破壞機(jī)制是在各墻肢底部因彎曲而產(chǎn)生塑性鉸， 實(shí)現(xiàn)剪力墻的 彎曲破壞；連梁剛度大，a > 10時(shí)，連梁對(duì)墻肢的約束大，在 水平力做用下， 剪力墻的截面應(yīng)力分布接近直線， 大部分墻肢沒(méi) 有反彎點(diǎn)，剪力墻接近整體懸臂墻，剪力墻剛度，承載力大，其 破壞形態(tài)為：斜拉破壞，剪切滑移及斜壓破壞，其理想破壞形態(tài) 為整體墻斜壓破壞，但應(yīng)注意盡量避免墻肢出現(xiàn)拉應(yīng)力。a>>10時(shí)，墻肢相對(duì)較弱，剪力墻逐步變化為框架，其理想破壞形 態(tài)同框架理想破壞形態(tài)， 在梁端和柱低產(chǎn)生塑性鉸， 實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)整 體破壞機(jī)制。Kaw 10時(shí)，為聯(lián)肢剪力墻，工程中的剪力墻大 部分為聯(lián)肢剪力墻，本文重點(diǎn)闡述聯(lián)肢剪力墻的理想破壞機(jī)制。對(duì)于聯(lián)肢墻，整體系數(shù) a 越大，連梁