1、书书书建筑结构学报 Journal of Building Structures第 38 卷 第 3 期 2017 年 3 月Vol. 38 No. 3 Mar 2017001文章编号 : 1000-6869( 2017) 03-0001-13 DOI: 1014006/j jzjgxb201703001近50年剪力墙结构震害及其对抗震设计的启示徐培福 ， 黄吉锋 ， 陈富盛( 中国建筑科学研究院 ， 北京 100013)摘要 : 简要回顾和分析了近 50 年国内外 8 次大地震中现浇钢筋混凝土剪力墙结构的抗震性能表现和典型震害特点 ; 对日本神户某 10 层公寓 2 号楼和智利 Torre
2、Alto io 公寓 ， 利用推覆程序 ， 分析对比按我国规范设计与原设计的结构抗震性能表现 。在此基础上 ， 提出剪力墙结构抗震设计的三点启示 : 1) 规则的剪力墙结构具有良好的抗震性能 ， 在强烈地震作用下结构和非结构构件的损坏较少 ; 2) 我国规范规定的剪力墙结构地震作用计算 、构件承载力计算以及剪力墙结构的侧向刚度要求 ， 均具有合适的安全度 ， 规范中规定的结构规则性要求及剪力墙端部边缘构件的设计要求是必要的 ; 3) 对房屋高度超过规范规定的适用高度以及结构体型和布置复杂的剪力墙结构 ， 建议采用规范规定的 “性能设计 ”方法 ， 对剪力墙结构的轴压比控制及约束边缘构件设置的要
3、求宜进一步改进 。关键词 : 高层建筑结构 ; 剪力墙结构 ; 震害分析 ; 抗震性能 ; 抗震设计中图分类号 : TU973. 16 TU312. 3 文献标志码 : AEarthquake damages to shear wall structure in last fifty yearsand seismic design enlightenmentXU Peifu， HUANG Jifeng， CHEN Fusheng( China Academy of Building esearch， Beijing 100013， China)Abstract: Damages to shea
4、r wall structures in eight earthquakes at home and abroad in the last fifty years are brieflyreviewed and analyzed Meanwhile， by aid of Pushover analysis， the performances of seismic resistance of theredesigned structural schemes according to Chinese code for a ten-story apartment in Japan and the T
5、orre Alto ioapartment in Chile are compared with their original design schemes Based on which， three items of enlightenment forstructural seismic design are presented: 1) being propitious to lessen damages of structural and non-structural membersunder rare earthquake， the performance of seismic resi
6、stance of the regular shear wall structure could be consideredgood; 2) the earthquake actions， the formulas for design of reinforced concrete member and the demands for lateralstiffness of shear wall structure stipulated in Chinese codes are able to ensure proper degree of safety for shear wallstruc
7、ture， and its necessary for Chinese codes to demand proper structural regularities and setting boundary elementsat the ends of shear wall member; 3) performance-based design method is recommended to adopt for shear wallstructures with total height exceeding limit of code or with complex elevation or
8、 plan At the same time， its proposedfor Chinese codes to improve the control of the axial compression ratio of shear wall member and to tighten theconditions for setting shear wall boundary elementsKeywords: high rise building structure; shear wall structure; earthquake damage analysis; performance
9、of seismicresistance; seismic design作者简介 : 徐培福 ( 1936 ) ， 男 ， 浙江鄞县人 ， 研究生 ， 研究员 。E-mail: xupeifu36126. com通信作者 : 黄吉锋 ( 1969 ) ， 男 ， 山东莱州人 ， 工学博士 ， 研究员 。E-mail: huangjifeng cabrtech. com收稿日期 : 2016 年 12 月10 引言作为一种重要的抗震结构体系 ， 现浇钢筋混凝土剪力墙结构在国内外得到广泛应用 。在 20 世纪 50 年代 ， 前苏联 、罗马尼亚等国建造了一批层数多为 10 多层的剪力墙结构住宅 ;
10、 智利在20 世纪 50 60 年代建造了一批 8 10 多层的剪力墙结构 ， 自 70 年代至今 ， 剪力墙结构已成为智利高层住宅建筑的主要结构体系 ， 框架 -剪力墙结构则在公共建筑中采用较多 。目前 ， 世界最高的剪力墙结构是迪拜的哈利法塔 ， 该建筑高度 601 m 以下为三叉形剪力墙结构 ， 高度 601 828 m 为钢结构 。我国在 20 世纪 70 年代开始建造剪力墙结构住宅和旅馆 ， 层数从 10 30 层均有建造 。近年来 7 度抗震设防区建设高度超过 150 m 的剪力墙结构近 30栋 ， 最高达 189 m。8 度抗震设防区剪力墙结构高度则一般低于 100 m 1。鉴于
11、剪力墙结构的广泛应用 ， 深入研究其抗震性能 ， 完善其设计方法 ， 对于保护人民群众生命安全 、减少财产损失具有重要意义 。每次强烈地震对建筑结构都是一次珍贵的 、真实的抗震试验 ， 这种试验虽然缺乏系统的测量数据 ，但也真实地反映了结构的抗震性能 。因此 ， 各国专家都很重视对结构震害的调查和研究分析 ， 吸取经验教训 ， 不断改进结构抗震设计方法 。本文中回顾和分析了近 50 年现浇钢筋混凝土剪力墙结构在国内外 8 次大地震中的抗震性能表现和典型震害特点 。并对日本神户某 10 层公寓 2 号楼和智利 Torre Alto io 公寓 ， 利用推覆程序 ， 对比分析按我国相关规范 2-3
12、设计与原设计的结构抗震性能 。在此基础上 ， 提出剪力墙结构抗震设计的几点启示 。1 震害回顾分析1. 1 1960 年 5 月 22 日智利 8. 5 级地震在智利地震中 ， 大量的低层木结构 、砖石结构房屋倒塌或严重破坏 ; 同时 ， 3 10 层的钢筋混凝土结构房屋多数无震害或轻度震害 ， 也有部分房屋严重破坏 4。智利 Valdivia 市烈度为 9 度 ， 该市有 1 栋 8 层剪力墙结构地区医院 ， 其结构平面见图 1。该建筑整体抗震性能较好 ， 仅在图 1 所示的 5、6 层端部悬挑部位以及纵横两楼连接部位损坏 ， 结构外墙出现裂缝 。震害调查显示 ， 剪力墙结构和框架 -剪力墙
13、结构中的剪力墙即使配筋较少 ， 仍有利于在强烈地震作用下减少结构和非结构构件的损坏 。图 1 Valdivia 地区医院平面及破损部位示意Fig1 Schematic of Valdivia egional Hospital framingplan and damage positions1. 2 1967 年 7 月 29 日委内瑞拉 6. 5 级地震委内瑞拉加拉加斯市的 Los Palos 区钢筋混凝土结构 5-6， 在地震中有 4 栋 10 12 层的房屋倒塌 ， 31栋 8 21 层的房屋严重破坏 ， 14 栋 8 16 层的房屋轻度破坏 ， 80 栋 8 22 层的房屋没有损坏 。其
14、中倒塌和严重破坏的房屋多数为采用脆性砖填充墙的柔性框架结构 ， 其结构形式见图 2。采用该结构形式的 12层 Mijanual 公寓倒塌情况见图 3。17 层的 Plaza One是仅有的 1 栋采用剪力墙结构形式的建筑 ， 该结构没有损坏 ， 前方 1 栋 10 层柔性框架结构倒塌 ， 见图 4。图 2 加拉斯加脆性砖填充墙柔性 C 框架结构Fig2 elatively flexible reinforced concrete framewith brittle clay tile infill walls in Caracas1. 3 1977 年 3 月 4 日罗马尼亚 7. 2 级地震
15、在此次地震中布加勒斯特市烈度 7 度 7。地震中有 32 栋二次世界大战前建造的 7 14 层框架结构倒塌 ， 见图 5a。该市新建的大量剪力墙结构住宅 ， 其层数一般为 9 11 层 ， 部分住宅层数为 13 18 层 。地震中绝大部分住宅抗震性能较好 ， 破坏轻微 ， 有些住宅底部几层出现斜裂缝 ， 仅有 2 栋倒塌 。其中 1 栋为 10 层住宅 ， 楼板预制 ， 剪力墙现浇 ， 40 m 长的中间6 个单元沿横向倒塌 ， 与其相邻的两边住宅有抗震缝分开 ， 没有倒塌 ， 未倒塌结构的底层横墙厚 15 cm， 配筋少 ， 其端部严重压溃 ， 纵墙轻微斜裂缝 。另 1栋也2图 3 12 层
16、 Mijanual 公寓倒塌Fig3 Collapse of 12-story Mijanual apartment图 4 未倒塌的 Plaza One 公寓及其平面图Fig4 Elevation view and floor plan of Plaza Oneapartment which was not collapsed图 5 罗马尼亚地震的两个震害实例Fig5 Two building damage examplesin omania earthquake是 10 层住宅 ， 其端部单元倒塌 ， 见图 5b。此外 ， 有 1 栋 11 层住宅 ， 结构底层横墙出现斜裂缝 ， 墙端混凝土
17、轻度受压损坏 ， 第 2 4 层也存在斜裂缝 。1. 4 1985 年 3 月 3 日智利 7. 8 级地震在此次智利地震中 ， 有 500 多栋剪力墙结构经历了地震的考验 ， 呈现良好的抗震性能 ， 其中高层剪力墙结构大多为 9 14 层 ， 有 20 多栋为 15 23 层 8-11。这些结构共同特点是含墙率 ( 单方向墙截面面积与楼层面积的比值 ) 高 ， 平均约为 5% 6%， 侧向刚度较大 。地震过程中 ， 有 3 栋剪力墙结构严重破坏 ， 7 栋中度损坏 ， 大部分轻微损坏或无损坏 ， 以下列举 3 栋严重破坏 ， 2 栋轻微损坏及 1 栋没有损坏的结构震害实例 。1. 4. 1
18、Hanga-oa 公寓 ( 17 层 )图 6 Hanga-oa 公寓平面Fig6 Floor plan of Hanga-oa apartmentHanga-oa 公寓 8-9总高度为 46. 75 m， 层高为2. 75 m; 剪力墙厚 20 30 cm， 走廊楼板厚为 20 cm， 室内楼板厚为 12 cm。由于 ?轴 、?轴墙体开洞不规则 ， 出现了严重裂缝 ， 其余墙体也出现裂缝 ， 此外楼板和连梁也有裂缝 ， 见图 6 和图 7。墙体裂缝总长度1 550 m， 楼板上裂缝总长度 400 m， 连梁裂缝总长度240 m。3图 7 Hanga-oa 公寓 ?轴门洞布置及地震中严重开裂情
19、况Fig7 Layout of openings and serious cracks of shearwalls in axis ? of Hanga-oa apartment1. 4. 2 Acapulco 公寓 ( 15 层 )Acapulco 公寓 8， 10总高度为 41. 25 m， 层高为2. 75 m; 剪力墙厚 20 25 cm， 楼板厚 12 cm。侧向刚度及抗倾覆能力较弱 ， 连梁和剪力墙普遍出现斜裂缝 。第 4 层 轴剪力墙出现剪切裂缝 ， 边缘钢筋受压屈服 ， 混凝土被压碎 ， 电梯间范围内楼板出现较多裂缝 ， 见图 8 和图 9。图 8 Acapulco 公寓平面
20、( 单位 : cm)Fig8 Floor plan of Acapulco apartment ( unit: cm)图 9 Acapulco 公寓第 4 层 轴剪力墙破坏Fig9 Damage to shear wall in axis of Acapulcoapartment 4th floor1. 4. 3 El Faro 公寓 ( 8 层 )El Faro 公寓 8-9， 11总高度为 21 m， 层高为 2. 625 m;剪力墙厚 20 cm， 楼板厚 14 cm。结构的平面布置中 ，剪力墙集中布置在 ?轴和 ?轴 ( 图 10) ， 其剪力墙设置严重偏心 。地震中底层 轴墙体平面外
21、压碎 ， 房屋整体倾斜破坏 ( 图 11) 。图 10 El Faro 公寓平面及立体示意Fig10 Floor plan and axonometric drawing ofEl Faro apartment图 11 El Faro 公寓倾斜Fig11 Lean of El Faro apartment1. 4. 4 Torres del Sol 公寓 ( 24 层 )图 12 Torres del Sol 公寓首层平面Fig12 First floor plan of Torres del Sol apartmentTorres del Sol 公寓 8总高度为 67. 15 m， 层高
22、: 底部两层分别为 5. 3、3. 0 m， 第 3 22 层为 2. 65 m。剪力墙厚 : 第 1 层为 50 70 cm， 第 2 6 层为 50 25 cm， 第 7 10 层为 40 25 cm， 第 11 14 层为 30 25 cm， 第 15 18 层为 25 cm， 第 19 22 层为 25 20 cm， 第 23、24 层为 20 cm。楼板厚 16 cm。首层平面见图 12。地震中该公寓轻度损坏 ， 第 2 层 ?轴和4?轴剪力墙有斜裂缝 。1. 4. 5 Torres del Pacifico 公寓 ( 19 层 )Torres del Pacifico 公寓 8总高
23、度为 51. 06 m， 层高为 2. 62 m; 剪力墙厚 30 20 cm， 楼板厚 16 cm。首层平面见图 13。在地震中该公寓仅梁上出现细裂缝 。图 13 Torres del Pacifico 公寓首层平面Fig13 First floor plan of Torres del Pacifico apartment1. 4. 6 Marina eal 公寓 ( 21 层 )Marina eal 公寓 8总高度为 51. 70 m， 层高 : 第 1层为 3 m， 第 21 层为 3. 5 m， 其他楼层为 2. 7 m。剪力墙厚 : 第 1 3 层为 50 cm， 第 4 8 层为
24、 40 cm， 第 9 13 层为 30 cm， 第 14 17 层为 25 cm， 第 18 21 层为20 cm。首层平面见图 14。此公寓无结构损坏 。图 14 Marina eal 公寓首层平面 ( 单位 : cm)Fig14 First floor plan of Marina eal apartment( unit: cm)1. 5 1995 年 1 月 17 日日本阪神 7. 3 级地震在日本 ， 采用剪力墙结构的房屋较少 ， 以下对典型的震害实例进行介绍 。1. 5. 1 神户市中央区某 10 层公寓该建筑第 1 3 层为商铺和办公区 12， 第 4 10层为公寓 。第 1 层
25、层高 4. 0 m， 第 2 层层高 3. 3 m， 第3 层层高 3. 8 m， 第 4 10 层层高 2. 7 m。西楼为部分框支剪力墙结构 ， 框支层从第 1 层到第 3 层 ， 结构刚度偏心很大 ， 扭转效应明显 ， 其东侧第 3 层框支层发生塌落 ， 见图 15、16。图 15 神户市中央区某 10 层公寓平面示意Fig15 Floor plan of a 10-story apartment in center of Kobe图 16 神户市中央区某 10 层公寓西楼东侧第 3 层塌落Fig16 Collapse of east side in 3rd floor of westb
26、uilding of a 10-story apartment in center of Kobe1. 5. 2 在震度 7 以上地区的 5 栋公寓在震度 7 以上 ( 日本的地震烈度 ， 相当于我国烈度 9 度以上 ) 地区有 5 栋剪力墙结构公寓 13， 其分布区域见图 17 的公寓 。其中公寓 为 8 层剪力墙结构 ， 轻微损坏 ; 公寓 为 10 层剪力墙结构 ， 相对位置见图 18， 无损坏 ; 公寓 为 10 层剪力墙结构 ，相对位置见图 18， 外墙连梁受弯破坏 。公寓 的平面 、立面及破坏情况见图 19。图 17 震度 7 地区 5 栋剪力墙结构分布Fig17 Distribu
27、tion of 5 shear wall structuresin area of seismic intensity 75图 18 公寓 和公寓 平面草图Fig18 Sketch plan view of apartment and 图 19 公寓 平面 、立面及外墙连梁受弯破坏Fig19 Floor plan， elevation and external coupling beamsbending damage of apartment 1. 5. 3 日本神户 10 层公寓 的震害分析上节的 5 栋公寓中 ， 公寓 信息较全 ， 对其进行深入研究 。首先采用原始模型和原始配筋进行 Pu
28、shover分析 ， 同时采用原始模型并按我国规范 9 度 类场地多遇地震设计配筋 ， 对两者进行比较分析 。弹性计算和推覆分析采用 PKPM 的 SATWE 和 PUSH 软件 。其中模型 1 为原模型 、原配筋 ， 模型 2 为原模型 ，但按我国规范 9 度 类场地多遇地震设计配筋 。按 9 度多遇地震作用进行弹性分析 。结构前 3阶周期分别为 : X 向 0. 376 s， Y 向 0. 206 s， 扭转0. 189 s; 最大层间位移角分别为 : X 向 1/1 280， Y 向1/4 016; 剪重比 Vbase/W 分别为 : X 向 25. 9%， Y 向23. 0%。典型构件
29、位置见图 20， 第 1 层剪力墙 C1、C2和第 1 6 层连梁 G2 配筋见表 1。图 20 典型剪力墙 C1、C2 和连梁 G2 位置示意Fig20 Sketch of typical wall C1， C2 and beam G2表 1 典型构件配筋Table 1 einforcement of typical members构件编号 模型编号 配筋面积 /cm2配筋率 /%C1( 1 层 )模型 1 87 1. 9模型 2 73 1. 6C2( 1 层 )模型 1 95 1. 4模型 2 82 1. 2构件编号 模型编号 上部钢筋面积 /cm2下部钢筋面积 /cm2G2( 1 6 层
30、 )模型 1 30 34 15 25模型 2 27 37 25 35Pushover 曲线和性能点 ( 能力曲线与需求曲线的交点 ) 见图 21， 性能点处的剪力墙损伤和外墙连梁塑性铰情况见图 22 和图 23。图 22 中 ， d 为墙体刚度损伤系数 。图 21 两个模型的剪重比与顶点位移的相关曲线Fig21 elation curves between shear-weight ratioand displacement of two models6图 22 模型在性能点处底层剪力墙损伤云图Fig22 Shear walls damage contour of models atperfo
31、rmance point图 23 中 ， B、C、D、E 代表杆件截面本构曲线上的4 个控制点 : B 表示截面屈服 ; C 表示截面屈服后达到承载力 ; D 表示截面承载力下降至残余承载力 ; E表示截面达到变形极限 ， 完全失效 。状态 IO、LS、CP表示截面塑性铰的能力水平 ， 分别指 “直接使用( immediate occupancy) ”、“生命安全 ( life safety) ”和“防止倒塌 ( collapse prevention) ”。从 Pushover 分析的结果来看 ， 按我国规范设计的模型和原模型性能接近 : 模型 1 的 X 向性能点处的顶点位移为 171.
32、1 mm， 最大层间位移角为 1/107; 模型 2 的 X 向性能点处的顶点位移为 158. 2 mm， 最大层间位移角为 1/124。模型 1 的 Y 向性能点处的顶点位移为 50. 8 mm， 最大层间位移角为 1/464; 模型 2的 Y 向性能点处的顶点位移为 54. 5 mm， 最大层间位移角为 1/431。图 23 模型 X 向性能点处外墙连梁塑性铰Fig23 Plastic hinges of external coupling beams atperformance point of models under earthquake in X direction该工程短向 (
33、Y 向 ) 基本没有损伤 ， 最大层间位移角为 1/464， 长向 ( X 向 ) 连梁屈服 ， 最大层间位移角为 1/107。通过 SATWE 及 PUSH 软件所得到的计算结果与实际震害基本吻合 。日本原始设计的结构 ， 外墙配筋比按我国规范设计的要多 ， 连梁的设计配筋则相近 。设计及计算分析表明 ， 对于该剪力墙结构 ， 按我国规范进行设计 ， 结构的抗震性能与日本的原设计方案比较接近 。1. 6 2008 年 5 月 12 日中国汶川 8 级地震在此次震害调查 14-16中发现 ， 位于震中附近高烈度区的都江堰市没有剪力墙结构房屋 ; 彭州市的 1栋剪力墙结构高层建筑的高连梁产生了剪
34、切破坏 ;成都市的 1 栋 33 层剪力墙结构住宅 ， 有一山墙在第6 层处出现裂缝 ， 见图 24。西安市的 1 栋剪力墙结构 ， 外墙出现剪切裂缝 ， 见图 25a， 另 1 栋发生防震缝碰撞 ， 见图 25b。宝鸡市的 1 栋 28 层剪力墙结构 ， 山墙角部破坏 ， 底部剪力墙端部混凝土压碎 ， 见图 26a、26b。图 24 成都市 33 层剪力墙结构第 6 层平面及山墙裂缝Fig24 Floor plan and gable cracks on 6th floor ofa 33-story shear wall structure in Chengdu7图 25 西安市某住宅剪力墙
35、结构震害表现Fig25 Earthquake damage of shear wall structuresin Xian residence图 26 宝鸡市某 28 层剪力墙结构震害表现Fig26 Earthquake damage of a 28-story shear wallstructure in Baoji1. 7 2010 年 2 月 27 日智利 8. 8 级地震此次地震中 ， 大量的剪力墙结构显示了较好的抗震性能 。有些地区的剪力墙结构出现重度破坏 ，但仅有 1 栋建筑倒塌 。结构破坏特点可归结为 4 个方面 : 1) 结构竖向不连续 ， 柔性低层破坏 ; 2) 柔性一字形剪
36、力墙受压屈服 ， 剪力墙端部纵向钢筋受压屈服 ， 缺乏约束箍筋 ， 配箍量少且采用 90弯钩 ; 3)剪力墙以压弯 、拉弯破坏为主 ， 剪切破坏不普遍 ; 4)过道处无连梁 ， 仅靠楼板连接剪力墙 ， 使过道处楼板破坏 ， 剪力墙产生了较大的拉 、压应力 。以下展示 8个典型震害实例 ， 并对某剪力墙结构进行分析 。1. 7. 1 震害实例Antigona 公寓 17， 共 16 层 ， 2 层地下室 。结构震害表现见图 27。图 27 Antigona 公寓及其震害表现Fig27 Elevation view and earthquake damage ofAntigona apartmen
37、tFestival 公寓 17， 共 14 层 ， 2 层地下室 ， 结构震害表现见图 28。图 28 Festival 公寓及其震害表现Fig28 Elevation view and earthquake damage ofFestival apartment8io Petrohue 公寓 17， 共 16 层 ， 2 层地下室 。结构震害表现见图 29。图 29 io Petrohue 公寓及其震害表现Fig29 Elevation view and earthquake damage ofio Petrohue apartmentToledo 公寓 17， 共 10 层 ， 2 层地下
38、室 ， 结构震害表现见图 30。图 30 Toledo 公寓及其震害表现Fig30 Elevation view and earthquake damage ofio Toledo apartmentPlaza 公寓 18， 共 13 层 ， 结构震害表现见图 31。Centro Mayor 公寓 18， 共 17 层 ， 结构震害表现见图32。Torre Bosquemar 旅馆 19， 共 20 层 ， 震害表现见图 33。图 31 Plaza 公寓震害表现Fig31 Earthquake damage of Plaza apartment图 32 Centro Mayor 公寓震害表现F
39、ig32 Earthquake damage of Centro Mayor apartment图 33 Torre Bosquemar 旅馆过道无连梁楼板破坏Fig33 Damage of corridor floor without couplingbeams of Torre Bosquemar hotel1. 7. 2 Torre Alto io 公寓的震害分析Torre Alto io 公寓 18， 20-21， 共 15 层 ， 是此次地震中唯一整体倾覆倒塌的剪力墙结构 ， 见图 34。其设计信息较全 ， 因此对其进行深入研究 。采用原模型和原配筋进行 Pushover 分析 ，
40、同时对原模型及改建模型按我国规范 9 度 类场地多遇地震设计配筋 ，这 3 个模型的具体情况如下 : 模型 1 为原模型 ， 原配9筋 ; 模型 2 为原模型 ， 但按我国规范 9 度 类场地多遇地震设计配筋 ; 模型 3 为改建模型 ( 混凝土强度等级 C60， 纵墙厚 30 cm、横墙厚 25 cm) ， 按我国规范 9度 类场地多遇地震设计配筋 。图 34 Torre Alto io 公寓原貌及倾覆倒塌现场Fig34 Elevation view and earthquake damage ofTorre Alto io apartment弹性计算和 Pushover 分析仍采用 SAT
41、WE 和PUSH 软件 。对 3 个模型的倾覆方向 ( 短向 ) 进行Pushover 分析 。Torre Alto io 公寓第 1 层和第 2 层结构平面见图 35， 该结构 ?轴第 1 层剪力墙与第 2 层剪力墙不连续 ， 走廊处未设置连梁 ， 见图 36。图 35 Torre Alto io 公寓平面Fig35 Floor plans of Torre Alto io apartment在 9 度多遇地震作用下 ， 弹性分析得到的最大层间位移角为 1/721( 模型 2) 和 1/1 002( 模型 3) ， 剪重比 Vbase/W 为 22. 4%( 模型 2) 和 54. 1% (
42、 模型 3) 。结构周期见表 2。表 2 各模型的周期Table 2 Periods of models模型编号周期 T /s1 阶 ( Y 向 ) 2 阶 ( 扭转 ) 3 阶 ( X 向 )1、2 0. 526 0. 382 0. 3033 0. 449 0. 332 0. 267图 36 Torre Alto io 公寓典型单元及其剖面Fig36 Typical unit and sectional view ofTorre Alto io apartment典型构件的位置见图 37， 其控制组合轴力 、平均拉应力和配筋见表 3 和表 4。从表 3 可见 ， 由于过道无连梁以及第 1、2
43、 层剪力墙不连续 ， 使外侧剪力墙产生很大的拉应力 ， 这不利于结构抗震 。图 37 底层 瑏瑡和 瑏瑣轴典型构件示意Fig37 Sketch of typical members of axis 瑏瑡 andaxis 瑏瑣 on 1st floor图 38、39 为 Pushover 分析的结果 ， 可见 : 模型 3性能点 处 顶 点 位 移 为 275. 2 mm， 层 间 位 移 角 为1/111; 模型 2 性能点处顶点位移为 335. 7 mm， 层间位移角为 1/95; 模型 1 未获得性能点 。该结构由于第 1、2 层剪力墙不连续 ， 使 1 层成为薄弱层 。对模型 1 进行
44、Pushover 分析 ， 未获得性能点 ( 荷载 -位移曲线越过极值点进入下降段 ， 能力曲线与需求曲线仍无交点 ) ， 而结构进入倒塌状态 ， 第 1层剪01表 3 典型墙控制组合轴力和平均拉应力Table 3 Combined axial force and average tensilestress of typical walls模型编号 墙编号组合轴力N /kN平均拉应力珚t/MPa1 2 W1 1 700 8. 53 1 700 8. 51 2 W2 3 000 7. 53 3 500 6. 41 2 W3 2 400 13. 33 3 200 11. 9表 4 典型边缘构件纵向
45、配筋Table 4 einforcement of typical boundary members模型编号 边缘构件编号配筋面积A /cm2配筋率 /%1 15 0. 72 BW1 65 3. 23 67 3. 41 27 0. 82 BW2 99 2. 83 98 2. 01 27 1. 12 BW3 116 4. 53 139 3. 61 16 2. 02 BW4 32 4. 03 47 4. 7图 38 模型结构在倾覆方向的剪重比与顶点位移相关曲线Fig38 elation curves between shear-weight ratio anddisplacement of mod
46、els in collapsed direction力墙受拉屈服 ， 受压侧破坏严重 ， 这与实际震害基本吻合 。模型 2 的配筋较模型 1 的明显增加 ， 第 1 层墙体受压侧损伤比模型 1 有所减轻 ， Pushover 分析中可获得性能点 ， 可知结构未发生倾覆倒塌 ， 抗震性能提高 。但变形仍较大 ， 最大层间位移角达到 1/95。模型 3 的纵墙厚度增加 10 cm、横墙厚度增加5 cm， 混凝土强度等级从 C30 提高到 C60， 第 1 层墙图 39 底层剪力墙在性能点处的损伤云图Fig39 Shear walls damage contour at performancepoi
47、nt on 1st floor of models体受压损伤比模型 1、2 都减轻 ， Pushover 分析中可获得性能点 ， 结构未发生倾覆倒塌 ， 最大层间位移角为1/111。结构中剪力墙按我国规范配筋 ， 配筋量显著高于原结构 。上述设计及计算分析表明 ， 对于该剪力墙结构 ， 按我国规范进行设计 ， 结构的抗震性能优于原结构的 。1. 8 2013 年 4 月 20 日中国四川芦山 7 级地震地震中 22芦山县有 3 栋正在建设中的剪力墙结构 ， 均未损坏 ， 具体见图 40。图 40 正在建设中的剪力墙结构住宅没有损坏Fig40 No damage found in shear w
48、all housesunder construction112 剪力墙结构震害对抗震设计的启示2. 1 剪力墙结构的抗震性能历次震害表明 ， 即使建造在设防烈度 8 度和 9 度区的高层剪力墙结构 ， 若在设计中注意结构的规则性和抗震构造 ， 则大部分结构具有良好的抗震性能 ;剪力墙结构体系侧向刚度大 ， 并具有较高的抗震承载能力 ， 在强烈地震作用下可减少结构和非结构构件的损坏 。需要说明的是 ， 如果剪力墙结构在地震中产生比较严重的裂缝 、混凝土压碎 、纵向钢筋屈曲等损坏 ， 房屋结构的修复和加固比较困难 。2. 2 我国规范规定的剪力墙结构设计方法中较为合理的部分本文中的两个结构计算分析
49、对比表明 ， 我国规范 2-3规定的地震作用计算 、结构承载力计算以及剪力墙结构的侧向刚度要求 ， 均具有合适的安全度 。我国规范比较详细地规定了结构规则性的要求 ， 包括平面规则 ( 减少偏心 ) 和竖向规则 ( 避免柔弱层 、剪力墙竖向不连续及错洞等 ) 。智利规范缺乏对结构规则性的要求 。另外 ， 我国规范还特别强调在高层剪力墙端部及墙端翼缘或端柱设置约束边缘构件和构造边缘构件 。智利 2010 年以前的规范缺乏设置边缘构件的规定 ， 而在 2010 年智利的 8. 8 级强烈地震中 ， 剪力墙结构的震害进一步说明了设置约束边缘构件和构造边缘构件的重要性 。2. 3 高层剪力墙结构设计中需进一步考虑的问题1) 对超过 JGJ 32010高层建筑混凝土结构技术规程 ( 以下简称 “高规 ”) 中 A
