剪力墙的塑性铰区和加强部位的设计

2023-08-23 理论教育版权反馈

【摘要】：悬臂剪力墙在底部弯矩最大，底截面可能出现塑性铰，底截面钢筋屈服以后由于钢筋和混凝土的粘结力破坏，钢筋屈服范围扩大而形成塑性铰区。塑性铰区也是剪力最大的部位，斜裂缝常常在这个部位出现，且分布在一定范围，反复荷载作用就形成交叉裂缝，可能出现剪切破坏。在塑性铰区要采取加强措施，称为剪力墙的加强部位。这也是规范中要求剪力墙设计的加强部位都超过理想的塑性铰范围的原因。

悬臂剪力墙在底部弯矩最大，底截面可能出现塑性铰，底截面钢筋屈服以后由于钢筋和混凝土的粘结力破坏，钢筋屈服范围扩大而形成塑性铰区。塑性铰区也是剪力最大的部位，斜裂缝常常在这个部位出现，且分布在一定范围，反复荷载作用就形成交叉裂缝，可能出现剪切破坏。在塑性铰区要采取加强措施，称为剪力墙的加强部位。

通过静力试验实测理想的塑性铰区的长度一般小于或等于剪力墙截面高度h_w，但是由动力试验和分析得到的塑性铰区范围更大一些，出于安全考虑，我国规范规定的底部加强区范围一般都大于可能出现的塑性铰区长度（具体加强区高度要求见规范和规程规定）。

由于地震波的不确定性和结构高振型影响，地震波作用下进行动力分析所得的弯矩和剪力分布规律与静力计算的结果有所不同。图7-4是对一个20层悬臂剪力墙结构进行弹塑性地震反应分析得到的弯矩和剪力包络图[56]。该剪力墙截面的抗弯钢筋，沿高度不变，由于各截面轴向力大小不同，沿高度各截面的抗弯承载力并不相等。分析时输入El Centro地震波，计算得到加速度反应后，可以得到各截面弯矩和剪力。各个截面地震反应的最大值并不发生在同一时刻，把各个截面弯矩（剪力）的最大值取出来，连成一条线，称为包络图，也称为“包线”。如果所配的钢筋很多，使整个地震波作用过程中钢筋不屈服，则计算得到图7-4a、b中最外面的包线，是弹性包线；当截面的受弯钢筋减少而屈服弯矩逐渐减小时，剪力和弯矩包线都逐渐减小，图7-4中各个包线都分别注明了底截面的屈服弯矩M_y。由图a可见，剪力包线向外弯曲；由图b可见，弯矩包线接近直线，它们沿高度的分布都与静力分析结果不同，各个截面的最大内力值都已超过弹性静力分析结果。图c是几种情况下沿高度各截面延性比“包线”，说明截面屈服的部位，由图可见，截面配筋愈少，屈服范围愈大，最高的达到6层（延性比大于1表示已经屈服）。