不等肢耗能豎縫裝配式剪力墻試驗(yàn)研究*

王宇亮， 何 斌， 張玉敏， 李 祥， 龐 豹

(1 華北理工大學(xué)建筑工程學(xué)院， 唐山 063210; 2 河北省地震工程研究中心， 唐山 063009;3 河北工業(yè)大學(xué)土木與交通學(xué)院， 天津 300401)

0 引言

裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)是在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配的結(jié)構(gòu)體系，其構(gòu)件適于工業(yè)化生產(chǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)中存在大量接縫，因此可將阻尼器設(shè)置于豎縫中，不僅能起到耗能作用，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，還可實(shí)現(xiàn)墻肢之間的連接。但為了滿足建筑結(jié)構(gòu)使用功能等要求，往往會(huì)出現(xiàn)墻肢尺寸不同的情況，此時(shí)會(huì)形成不等肢裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)。

Crisafulli F J等[1]研究了一種新型焊接連接豎向接縫的抗震性能，并給出了該類豎向接縫的剪切剛度、屈服強(qiáng)度及極限強(qiáng)度的簡(jiǎn)化表達(dá)式。Pantelides C P等[2]采用纖維聚合物(FRP)加固預(yù)制裝配式剪力墻的豎向接縫，結(jié)果表明，F(xiàn)RP加固預(yù)制裝配式剪力墻能夠有效地傳遞荷載，并獲得比焊接節(jié)點(diǎn)板更強(qiáng)的連接強(qiáng)度。宋國(guó)華等[3]進(jìn)行了裝配式大板結(jié)構(gòu)豎向接縫在低周反復(fù)荷載作用下的抗震性能研究，結(jié)果表明，豎向接縫的最大受剪承載力隨著接合筋直徑的增大而增大，與接縫寬度呈非線性關(guān)系，且通過(guò)接縫混凝土的斜壓桿機(jī)制和接合筋的壓力摩擦機(jī)制表現(xiàn)出來(lái)。楊勇[4]針對(duì)預(yù)制混凝土構(gòu)件豎向拼接的結(jié)合面性能及其對(duì)墻體抗震性能的影響進(jìn)行了擬靜力試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析給出了接合面抗剪設(shè)計(jì)建議公式，該公式中體現(xiàn)了鋼筋剪切摩擦力和銷栓的共同作用。劉飛姣、趙新興等[5-6]對(duì)不等肢剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元分析，研究其承載力、剛度、變形及耗能能力，并給出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)建議。

本文設(shè)計(jì)了三個(gè)不等肢耗能豎縫裝配式剪力墻試件，對(duì)其進(jìn)行低周往復(fù)荷載試驗(yàn)，并與現(xiàn)澆試件進(jìn)行對(duì)比，對(duì)不等肢裝配式剪力墻試件的承載力、延性、抗震性能以及阻尼器的耗能進(jìn)行了分析。

1 試件設(shè)計(jì)及材料性能

圖3 試件幾何尺寸及配筋

剪力墻試件的總長(zhǎng)度為1 500mm，作動(dòng)器中心到墻肢底部的距離為2 880mm，裝配式試件的豎縫寬度為250mm，試件編號(hào)及相應(yīng)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示(X表示現(xiàn)澆剪力墻試件)。制作試件時(shí)，預(yù)先在墻肢中設(shè)置預(yù)埋鋼板并錨固，阻尼器與預(yù)埋鋼板焊接連接(圖1)，并使阻尼器位于裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)受力平面內(nèi)。阻尼器在試件中起到耗能的作用，同時(shí)也要保證墻肢豎縫之間的連接，根據(jù)課題組對(duì)軟鋼阻尼器的試驗(yàn)[7]，選用屈服位移最小且延性好的阻尼器(圖2)，其性能參數(shù)見(jiàn)表2。裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的水平縫通常按照等同現(xiàn)澆來(lái)設(shè)計(jì)，以避免水平方向變形較大而引起結(jié)構(gòu)倒塌，因此，本文中水平縫采用了現(xiàn)澆的形式，試件幾何尺寸及配筋見(jiàn)圖3，試驗(yàn)前對(duì)所用材料材性進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果如表3、表4所示。

剪力墻試件設(shè)計(jì)參數(shù) 表1

圖1 節(jié)點(diǎn)連接示意圖

圖2 阻尼器尺寸參數(shù)

阻尼器性能參數(shù) 表2

鋼筋材料性能試驗(yàn)結(jié)果 表3

混凝土力學(xué)性能參數(shù) 表4

2 試驗(yàn)裝置及加載方案

試驗(yàn)裝置如圖4所示，試件上部的千斤頂施加軸壓力，同時(shí)在試件上中下三個(gè)位置分別布置位移計(jì)用于量測(cè)試件的水平位移。試件水平往復(fù)加載全過(guò)程采用剪力墻結(jié)構(gòu)層間位移角作為控制指標(biāo)，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011—2010)[8]、《建筑抗震試驗(yàn)規(guī)程》(JGJT 101—2015)[9]可知，剪力墻結(jié)構(gòu)最大彈塑性層間位移角θp=1/120，墻肢高度為2 880mm，此時(shí)對(duì)應(yīng)水平加載位移為24mm，由此確定了加載方案，如表5所示。由于采用擬靜力加載方式，由文獻(xiàn)[10]確定了加載速率為0.5mm/s，每級(jí)加載循環(huán)兩周。當(dāng)承載力降至峰值荷載的85%以下或發(fā)生不適于繼續(xù)加載的過(guò)大變形或超出設(shè)備能力時(shí)，試驗(yàn)終止，同時(shí)規(guī)定MTS作動(dòng)器向西推時(shí)為正，向東拉時(shí)為負(fù)。

圖4 加載裝置北視圖

加載方案 表5

3 試驗(yàn)現(xiàn)象

3.1 試件YX-0.1

前兩級(jí)加載時(shí)試件處于彈性狀態(tài)。加載位移為13.7mm時(shí)，試件兩側(cè)均出現(xiàn)了裂縫，裂縫在邊緣呈水平分布，向中心發(fā)展約200mm后轉(zhuǎn)為45斜裂縫，裂縫長(zhǎng)度約為800mm。加載位移為24mm時(shí)觀察到由作動(dòng)器得到的滯回曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)，說(shuō)明試件發(fā)生屈服。加載位移為48mm時(shí)，墻肢下部出現(xiàn)塑性鉸，混凝土有輕微剝落的現(xiàn)象。加載位移為60mm時(shí)，塑性鉸位置混凝土被壓碎并出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，鋼筋發(fā)生彎曲并外凸。加載位移為72mm時(shí)，塑性鉸區(qū)域混凝土大面積剝落，鋼筋外凸更為明顯(圖5)，試件承載力下降。在整個(gè)加載過(guò)程中，隨著加載位移的增加，裂縫不斷開(kāi)展，在構(gòu)件邊緣呈水平分布，在向試件中心發(fā)展約200mm后逐漸轉(zhuǎn)為斜裂縫，并在試件中部形成交叉，試件裂縫開(kāi)展示意見(jiàn)圖6。

3.2 試件Y-0.1

加載初期，試件處于彈性工作階段。加載位移為6.9mm時(shí)，較大墻肢邊緣距離基礎(chǔ)梁約200mm處出現(xiàn)第一條裂縫，水平發(fā)展約150mm后逐漸向斜下方發(fā)展，此后在其上部又出現(xiàn)兩條新的裂縫，裂縫間距約150mm；在較小墻肢上出現(xiàn)了四條水平裂縫，間距也約為150mm。加載位移為24mm時(shí)觀察到作動(dòng)器得到的滯回曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)，說(shuō)明試件屈服，此后加載過(guò)程中原有裂縫不斷開(kāi)展，又出現(xiàn)多條新的裂縫并在較大墻肢中部交叉。加載位移為48mm時(shí)，較大墻肢下部出現(xiàn)塑性鉸，混凝土出現(xiàn)剝落現(xiàn)象；由于加載梁的抗剪強(qiáng)度不足，在豎縫位置加載梁出現(xiàn)X形交叉斜裂縫(圖7)，承載力下降，此后對(duì)破壞的加載梁進(jìn)行加固處理，繼續(xù)進(jìn)行加載，加載過(guò)程中裂縫寬度繼續(xù)增加，塑性鉸混凝土壓碎明顯。加載位移為72mm時(shí)，試件承載力顯著下降，說(shuō)明試件已經(jīng)破壞，此時(shí)停止加載。圖8為整個(gè)墻肢兩側(cè)裂縫開(kāi)裂示意圖，在較大墻肢的邊緣裂縫呈水平分布，后逐漸轉(zhuǎn)為斜裂縫，較小墻肢則只有水平裂縫，說(shuō)明其主要發(fā)生彎曲破壞。試驗(yàn)加載過(guò)程中阻尼器屈服但未發(fā)生明顯破壞，起到了較好的連接作用。

3.3 試件Y1-0.1

加載初期，試件處于彈性狀態(tài)。加載位移為6.9mm時(shí)，較大墻肢距離基礎(chǔ)梁約400mm處出現(xiàn)第一條水平裂縫，水平延伸200mm后以45斜向下延伸；負(fù)向加載時(shí)，較小墻肢上出現(xiàn)兩條近似平行的45斜裂縫。加載位移為24mm時(shí)觀察到試件的滯回曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)，說(shuō)明試件屈服。隨著加載位移的增加，原有的裂縫繼續(xù)開(kāi)展，并出現(xiàn)多條新的裂縫，裂縫出現(xiàn)的位置逐漸上移。加載位移為48mm時(shí)，較大墻肢上部出現(xiàn)斜裂縫，較小墻肢靠近加載梁的位置出現(xiàn)螺旋形斜裂縫，觀察發(fā)現(xiàn)試件東側(cè)向南偏移，發(fā)生了扭轉(zhuǎn)，因此在兩個(gè)墻肢上出現(xiàn)了螺旋斜裂縫。加載位移為60mm時(shí)，墻肢下部出現(xiàn)塑性鉸(圖9)，但破壞并不明顯，正向加載時(shí)試件扭轉(zhuǎn)更為明顯，但承載力并未明顯下降；負(fù)向加載時(shí)試件又逐漸恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，負(fù)向加載到60mm時(shí)，較小墻肢鋼筋有拔出的現(xiàn)象。加載位移超過(guò)60mm以后，試件扭轉(zhuǎn)更為明顯，承載力急劇下降，隨即停止加載，此時(shí)觀察試件上的裂縫情況(圖10)，在較大墻肢及較小墻肢上部均有扭轉(zhuǎn)斜裂縫，扭轉(zhuǎn)作用對(duì)試件有一定的影響。阻尼器在加載過(guò)程中工作性能良好，不僅耗能，還起到了連接的作用。

圖5 試件YX-0.1塑性鉸破壞照片

圖6 試件YX-0.1裂縫開(kāi)展示意圖

圖7 試件Y-0.1加載梁破壞照片

圖8 試件Y-0.1裂縫開(kāi)展示意圖

3.4 試件Y1-0.3

加載初期，試件處于彈性狀態(tài)。加載位移為6.9mm時(shí)，較小墻肢下部出現(xiàn)兩條斜向裂縫。加載位移為13.7mm時(shí)，距較大墻肢邊緣約160mm的位置出現(xiàn)斜裂縫，并以45向斜下方開(kāi)展，裂縫位于距基礎(chǔ)梁1 000mm高范圍內(nèi)。加載位移為24mm時(shí)觀察到試件滯回曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)，試件發(fā)生屈服。此后隨加載位移的增加，又出現(xiàn)多條腹剪斜裂縫，并逐漸交叉。加載位移為48mm時(shí),較大墻肢下部出現(xiàn)塑性鉸，此時(shí)觀察到試件上部千斤頂作用點(diǎn)位置向下出現(xiàn)了一條明顯的豎向劈裂裂縫，并逐漸向下延伸。加載位移為60mm時(shí)，較小墻肢上部與加載梁交界處也出現(xiàn)了塑性鉸破壞(圖11)，此后試件承載力略有降低。加載位移為72mm時(shí)，試件承載力明顯下降，隨即停止加載，整個(gè)試件裂縫的開(kāi)展示意見(jiàn)圖12。阻尼器在加載過(guò)程中屈服耗能，并起到了連接的作用。

4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

4.1 承載力及延性系數(shù)

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，考慮到試件中鋼筋應(yīng)變片布置位置應(yīng)力不一定最大，且受到混凝土不均勻性等因素影響，因此未采用鋼筋應(yīng)變來(lái)確定試件的屈服點(diǎn)；而當(dāng)整個(gè)構(gòu)件屈服時(shí)，主筋大多已經(jīng)達(dá)到屈服，因此考慮將骨架曲線的明顯拐點(diǎn)作為試件的屈服點(diǎn)，當(dāng)骨架曲線沒(méi)有明顯拐點(diǎn)時(shí)，則采用等效能量法來(lái)確定試件的屈服荷載和屈服位移[11-13]，并取峰值位移和屈服位移的比值來(lái)計(jì)算位移延性系數(shù)。表6給出了各試件開(kāi)裂、屈服、峰值點(diǎn)時(shí)的荷載、位移以及位移延性系數(shù)。試件Y-0.1參照現(xiàn)澆試件YX-0.1進(jìn)行設(shè)計(jì)，和試件YX-0.1相比，其正向承載力降低了21%，而負(fù)向承載力提高了27%，試件Y-0.1在兩個(gè)加載方向承載力差異較大，這是由于兩片墻肢的差異以及較大墻肢起主要作用，正向加載時(shí)，阻尼器屈服力作用于較大墻肢且方向向上，使較大墻肢的軸壓比減小，其承載力隨之降低，雖然較小墻肢的軸壓比增大，但起作用較小，因此試件整體承載力較小，這也會(huì)在一定程度上對(duì)試件整體的承載力產(chǎn)生一定的不利影響；負(fù)向加載時(shí)，較大墻肢軸壓比增大，較小墻肢軸壓比減小，因此得到的承載力較大。試件Y1-0.1相對(duì)于試件Y-0.1提高了配筋和混凝土強(qiáng)度等級(jí)，因此試件承載力提高明顯，試件Y1-0.3和試件Y1-0.1相比，提高了軸壓比，試件Y1-0.3試驗(yàn)過(guò)程中較大墻肢上部出現(xiàn)了豎向劈裂裂縫，改變了試件的受力形態(tài)，因此試件Y1-0.3的極限承載力有所下降。由于阻尼器等的影響，裝配式剪力墻試件在兩個(gè)加載方向的承載力不同，試件Y-0.1，試件Y1-0.1和試件Y1-0.3在兩個(gè)加載方向的極限承載力分別相差56%，28%，32%，說(shuō)明隨著配筋及混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高，試件承載力提高的同時(shí)，阻尼器對(duì)試件承載力的影響逐漸減小。

圖9 試件Y1-0.1塑性鉸照片

圖10 試件Y1-0.1裂縫開(kāi)展示意圖

圖11 試件Y1-0.3塑性鉸照片

圖12 試件Y1-0.3裂縫開(kāi)展示意圖

由表6可知，除試件Y1-0.1在負(fù)向加載時(shí)位移延性系數(shù)為2.85，小于現(xiàn)澆試件外，其余裝配式剪力墻試件的位移延性系數(shù)均大于現(xiàn)澆試件，表現(xiàn)出較好的變形性能，且試件正向位移延性系數(shù)大于負(fù)向位移延性系數(shù)，這說(shuō)明裝配式剪力墻試件中阻尼器發(fā)揮了作用，改善了裝配式剪力墻試件的延性，提升了裝配式剪力墻試件的抗震性能。和試件Y-0.1相比，試件Y1-0.1和試件Y1-0.3正向加載時(shí)的位移延性系數(shù)分別降低了28.6%和25.1%，負(fù)向加載時(shí)的位移延性系數(shù)分別降低了24.2%和20.7%，說(shuō)明隨著試件承載力的提高，其延性隨之降低，但仍具有較好的變形性能。試件Y1-0.3由于受到劈裂裂縫的影響，其受力形態(tài)發(fā)生了改變，因此得到的延性系數(shù)略大于試件Y1-0.1。

試件承載力、位移及位移延性系數(shù) 表6

4.2 滯回曲線

各試件滯回曲線見(jiàn)圖13。由圖13可知，在加載初期，各試件滯回曲線呈細(xì)長(zhǎng)形，均處于彈性工作階段；隨著加載位移的增加，各試件滯回環(huán)包圍的面積及高度逐漸增加，卸載后出現(xiàn)了殘余變形，后期加載中各試件承載力增長(zhǎng)小于位移增長(zhǎng)，變形能力及耗能能力顯著增強(qiáng)，各試件滯回曲線也由弓形逐漸轉(zhuǎn)為反S形，說(shuō)明隨著裂縫的開(kāi)展，鋼筋出現(xiàn)了滑移，試件Y1-0.1較小墻肢出現(xiàn)了拔出現(xiàn)象，這些都對(duì)試件有影響。由于墻肢的不同，裝配式剪力墻試件的滯回曲線不對(duì)稱，但隨著試件承載力的提高，這種差異會(huì)逐漸減小。試件YX-0.1和試件Y-0.1滯回特性接近，由于墻肢的差異等原因，試件Y1-0.1正向加載時(shí)耗能較小，而負(fù)向加載時(shí)耗能較大。試件Y1-0.1和試件Y1-0.3滯回特性接近，試件Y1-0.1在加載后期發(fā)生了扭轉(zhuǎn)，造成試件承載力的降低，耗能也隨之減少；試件Y1-0.3較大墻肢上部出現(xiàn)的劈裂裂縫改變了試件受力形態(tài)，造成其極限承載力降低，但結(jié)構(gòu)的延性有所提升。

4.3 骨架曲線

各試件骨架曲線見(jiàn)圖14。由圖14可知，加載初期，各試件的骨架曲線呈線性關(guān)系，隨著加載位移的增加，試件逐漸開(kāi)裂，各試件骨架曲線斜率逐漸減小，試件出現(xiàn)了剛度退化。試件Y-0.1和試件YX-0.1相比，正向加載時(shí)承載力較小，而負(fù)向加載時(shí)承載力較大，墻肢的不同以及阻尼器屈服力對(duì)單片墻肢軸壓比的改變?cè)斐闪嗽嚰趦蓚€(gè)加載方向承載力差異。相對(duì)于試件Y-0.1，試件Y1-0.1材料強(qiáng)度有所提高，承載力也有了較大提升，但由于受到試件扭轉(zhuǎn)的影響，其延性較差。和試件Y1-0.1相比，試件Y1-0.3提高了軸壓比，在加載初期，較大的軸壓比減緩了裂縫的開(kāi)展，其承載能力有所增強(qiáng)；加載后期，由于試件Y1-0.3較大墻肢上部出現(xiàn)了豎向劈裂裂縫，改變了其受力形態(tài)，其承載力也顯著下降，剛度也隨之降低。

4.4 剛度退化

隨著水平加載位移的不斷增加，試件在兩個(gè)方向的抗側(cè)剛度逐漸降低。本文采用等效剛度，即取一個(gè)加載循環(huán)中荷載峰值點(diǎn)與加載起始點(diǎn)連線的斜率，有正、負(fù)向等效剛度之分，如圖15所示，其中試件Y1-0.1由于試驗(yàn)誤差的影響，前三個(gè)加載循環(huán)負(fù)向剛度較小，其余試件的負(fù)向剛度均大于正向剛度。由圖15可知，隨著試件配筋及混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高，試件的剛度也相應(yīng)提高。在加載初期，由于開(kāi)裂等造成了試件剛度退化較快，隨著裂縫逐漸出齊，試件剛度退化逐漸趨于平緩。試件Y-0.1正向加載時(shí)的承載力小于試件YX-0.1，因此其正向剛度也相對(duì)較??；負(fù)向加載時(shí)試件Y-0.1承載力較大，因此其負(fù)向剛度也較大。試件Y1-0.3加載后期較大墻肢上部出現(xiàn)了劈裂裂縫，改變了試件受力形態(tài)，因此在加載后期試件Y1-0.3的剛度明顯小于試件Y1-0.1。由于兩片墻肢的不同以及阻尼器屈服力對(duì)單片墻肢軸壓比的改變，使裝配式剪力墻試件在兩個(gè)加載方向承載力有一定的差異，也造成了裝配式剪力墻試件在兩個(gè)加載方向剛度的不同。

圖13 各試件滯回曲線

圖14 各試件骨架曲線

圖15 各試件剛度退化曲線

4.5 試件及阻尼器耗能分析

4.5.1 等效黏滯阻尼系數(shù)

根據(jù)《建筑抗震試驗(yàn)規(guī)程》(JGJT 101—2015)[9]計(jì)算了四個(gè)試件的等效黏滯阻尼系數(shù)并列于表7中。由表7可知，現(xiàn)澆試件的耗能能力隨加載位移的增加而逐漸增大，到加載后期試件塑性鉸的出現(xiàn)以及鋼筋的受壓屈服，等效黏滯阻尼系數(shù)明顯增大。試件Y-0.1的等效黏滯阻尼系數(shù)小于試件YX-0.1是因?yàn)樨Q縫造成了試件Y-0.1中墻肢截面尺寸減小，但試件Y-0.1耗能能力下降并不明顯，說(shuō)明采用阻尼器進(jìn)行連接的裝配式剪力墻試件具有良好的抗震性能。試件Y1-0.1由于受到扭轉(zhuǎn)及較小墻肢縱筋拔出的影響，其等效黏滯阻尼系數(shù)在加載位移為36,48mm時(shí)有所降低；試件Y1-0.3由于較大墻肢上豎向劈裂裂縫的出現(xiàn)，對(duì)試件整體的耗能也產(chǎn)生了一定的影響，但并不顯著。試件Y1-0.1和試件Y1-0.3的等效黏滯阻尼系數(shù)略大于試件Y-0.1，說(shuō)明隨著承載力的提高，試件耗能能力也有所增強(qiáng)。裝配式剪力墻試件的等效黏滯阻尼系數(shù)在加載初期比現(xiàn)澆剪力墻試件略大，這是由于阻尼器的屈服耗能引起的。裝配式剪力墻試件耗能性能與現(xiàn)澆剪力墻試件接近，可滿足裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)對(duì)于抗震的要求。

等效黏滯阻尼器系數(shù) 表7

4.5.2 阻尼器相對(duì)位移

阻尼器兩端的相對(duì)位移可直接體現(xiàn)其耗能量，圖16給出了各阻尼器實(shí)測(cè)的相對(duì)位移變化趨勢(shì)。試件中不同位置的阻尼器相對(duì)位移不同，其耗能量也有差異；阻尼器DS，DZ屈服較早，在加載位移達(dá)到24mm(層間位移角為1/120)時(shí)已經(jīng)屈服耗能；阻尼器DS的相對(duì)位移較大，其最大值分別為10.95，9.52，10.65mm，耗能最好；試件Y-0.1，Y1-0.1，Y1-0.3中阻尼器DZ最大相對(duì)位移為8.69，7.26，8.66mm，略小于阻尼器DS，耗能也較好；試件Y-0.1，Y1-0.1，Y1-0.3中阻尼器DX屈服較晚，且均在加載位移超過(guò)24mm以后，其最大相對(duì)位移分別為5.64，4.43，4.01mm，耗能也相對(duì)較少。試件Y1-0.1的相對(duì)位移較小，這是由于加載后期其發(fā)生了扭轉(zhuǎn)造成的，這也對(duì)阻尼器的耗能產(chǎn)生了影響。各阻尼器均未超出表2給出的阻尼器極限位移值，且試驗(yàn)過(guò)程中未發(fā)生破壞及平面外屈曲現(xiàn)象，不僅消耗了一定的能量，提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能，同時(shí)也起到了連接墻肢的作用，在試件整個(gè)受力過(guò)程發(fā)揮了作用。

圖16 阻尼器相對(duì)位移變化

4.5.3 附加阻尼比

為了對(duì)試件和阻尼器的耗能進(jìn)行分析，分別計(jì)算了試件及阻尼器的耗能量，并對(duì)阻尼器進(jìn)行如下假設(shè)：阻尼器在達(dá)到屈服以后不考慮其強(qiáng)化作用[14]，即阻尼器屈服前處于彈性狀態(tài)；當(dāng)加載位移超過(guò)阻尼器屈服位移后，阻尼器的屈服力不再提高。表8給出了三個(gè)裝配式剪力墻試件和阻尼器的總耗能量。由表8可知，隨著試件整體承載力的提高，阻尼器耗能比例隨之下降，其所提供的附加阻尼比也隨之降低。試件Y1-0.3的附加阻尼比略大于試件Y1-0.1，由于試件Y1-0.1在試驗(yàn)加載后期發(fā)生了整體的扭轉(zhuǎn)，造成阻尼器相對(duì)位移的減小，而墻體本身消耗了更多的能量；試件Y1-0.3由于千斤頂施加荷載作用點(diǎn)出現(xiàn)了豎向劈裂裂縫，也對(duì)耗能產(chǎn)生了一定的影響，且由于墻肢剛度較大，阻尼器耗能相對(duì)較小。試件Y-0.1的阻尼器耗能相對(duì)較大，其給整個(gè)結(jié)構(gòu)提供的附加阻尼比也更大，阻尼器的耗能效果也就越好。

試件及阻尼器的總耗能量 表8

5 結(jié)論及建議

(1)在加載過(guò)程中，豎縫中的阻尼器起到了很好的連接作用，未發(fā)生平面外屈曲破壞，且均達(dá)到了屈服耗能。由于裝配式剪力墻試件中墻肢的不同，造成其在不同加載方向承載力、剛度等的差異，因此應(yīng)考慮裝配式剪力墻試件中豎縫兩側(cè)墻肢的不同對(duì)試件的影響，使試件在平面內(nèi)不同受力方向均具有較好的工作性能。

(2)裝配式剪力墻試件的等效黏滯阻尼系數(shù)與現(xiàn)澆試件較為接近，豎縫的存在會(huì)對(duì)裝配式剪力墻試件有一定的削弱，但阻尼器屈服耗能提高了試件的耗能能力，其抗震性能也有所提升。試件Y-0.1、試件Y1-0.1和試件Y1-0.3中阻尼器提供的附加阻尼比分別為0.55，0.30，0.33，隨著試件承載力的提高，阻尼器的耗能作用逐漸減小。不同位置的阻尼器耗能不同，可通過(guò)改變阻尼器的位置來(lái)對(duì)其耗能進(jìn)行調(diào)整。

(3)裝配式剪力墻試件的位移延性系數(shù)均不低于現(xiàn)澆試件，說(shuō)明豎縫耗能的裝配式剪力墻試件延性較好，阻尼器的耗能對(duì)提高結(jié)構(gòu)的抗震性能起到了作用。裝配式剪力墻試件破壞時(shí)均能滿足剪力墻結(jié)構(gòu)大震下的彈塑性層間位移角限值(1/120)要求，破壞時(shí)均已達(dá)到了最大彈塑性層間位移角的2倍以上，滿足現(xiàn)行規(guī)范的設(shè)計(jì)要求。