Page 286 - 《振动工程学报》2026年第3期

886 振 动 工 程 学 报 第 39 卷

短肢剪力墙结构具有空间大、自重轻、布置灵
活、造价低等优点，是近年来发展迅速的一种结构形 1 试验概况
式，广泛应用于中高层建筑当中。然而因为短肢剪
力墙的抗震性能相对一般剪力墙差，从安全的角度 1. 1 试件设计与制作
考 虑 ，《高 层 建 筑 混 凝 土 结 构 技 术 规 程》（JGJ 3―
制作了 2 片高强钢筋高强混凝土一字形截面短
［1］
2010） 对短肢剪力墙的应用范围进行了严格的限
制，对其抗震设计比普通剪力墙作了更为严格的规 肢剪力墙，编号为 RCW⁃1、RCW⁃2；4 片 ECC 一字形
定。短肢剪力墙结构振动台试验研究结果表明：短 截面短肢剪力墙，编号为 ECCW⁃1~ECCW⁃4。墙
肢剪力墙结构可满足 7 度区抗震设防要求 ，但在同 体 截 面 尺 寸 均 为 b w ×h w =100 mm×500 mm，其 中
［2］
一整体结构模型中，短肢剪力墙损伤要远远严重于 b w 和 h w 分别为剪力墙截面的宽度和高度，墙板高度
普通剪力墙，破坏最严重的是底层外边缘一字形截 H=1400 mm，加 载 梁 高 度 为 200 mm，试 件 剪 跨 比
［3］
面的小墙肢 。 为 2.8。RCW⁃1、RCW⁃2 混凝土墙体采用高强混凝
为提升 RC 短肢剪力墙的抗震性能，学者们陆 土 。 ECCW ⁃1~ECCW ⁃4 的 纤 维 增 强 区 高 度 取 为
续 提 出 各 种 短 肢 剪 力 墙 ：有 型 钢 混 凝 土 短 肢 剪 力 0.3 倍的墙高，墙体剩余区域采用普通混凝土。所有
［5］
［4］
墙 、带暗支撑钢筋混凝土短肢剪力墙 、高强箍筋 试件的墙体钢筋均采用 HRB500 高强钢筋，竖向钢
约束钢筋混凝土短肢剪力墙 和高强钢筋高强混凝 筋直径为 12 mm，其余钢筋直径为 6 mm，试件尺寸
［6］
土短肢剪力墙 。但是由于混凝土固有的脆性特征
［7］
及配筋如图 1 所示。试件高强混凝土强度等级为
和混凝土与钢材间不相协调的非弹性应变能力，使
C60，纤维增强混凝土强度等级为 C35，普通混凝土
得以上新型短肢剪力墙无法从本质上改善短肢剪力
强度等级为 C50。在 RC 短肢剪力墙中，实测混凝土
墙抗震性能。
立方体抗压强度平均值为 62.3 MPa；在 ECC 短肢剪
工程水泥基复合材料（简称 ECC）是美国密歇
力墙中，实测混杂纤维 ECC 材料和混凝土立方体抗
［8］
根大学的 LI 等 基于微观力学和断裂力学原理，经
压强度平均值分别为 35.2 和 50.5 MPa。试件主要
过优化设计而提出的一种高延性工程水泥基复合材
参数如表 1 所示。
料，它具有独特的受拉应变硬化特性、极高的极限拉
应变和多缝稳态开裂特征，可以较好地解决混凝土
易脆性和弱拉性的不足，将 ECC 替代普通混凝土用
于 RC 结构关键受力部位，可显著提高结构抗震性
能和韧性 ，减少震后损伤。ECC 超强的耗能能力
［9］
主要由复合材料的大变形、多缝稳态开裂及应变硬
化 等 特 征 来 实 现 。 国 内 外 学 者 对 ECC 增 强 RC
梁 ［10］ 、柱 ［11］ 、节点 ［12］ 、剪力墙进行了大量的抗震性能
试验研究 ［13⁃15］ ，研究结果表明：将 ECC 代替混凝土用
于 RC 构件关键受力部位，可以有效改善构件的延
性、耗能能力、损伤容限和抗剪性能，提升整体结构
的抗震性能及可恢复性能，减少震后修复费用 ［16］ 。
现有文献中尚未涉及 ECC 增强 RC 短肢剪力墙
抗震性能的研究，而短肢剪力墙的力学性能介于异
形柱和剪力墙之间，其裂缝分布、破坏形态、破坏模
式等跟普通剪力墙差异较大，因此有必要对由 ECC
材料组成的新型复合短肢剪力墙的抗震性能进行深
入研究。基于以上分析，本课题组通过大量试验，成
功配置出成本较低且性能较好的混杂纤维 ECC；同
时制作了 2 片高强钢筋高强混凝土一字形截面短肢
剪力墙和 4 片 ECC 一字形截面短肢剪力墙，并进行
拟静力试验和非线性参数分析，研究其破坏机理、承
载能力、耗能能力与变形能力，为混杂纤维 ECC 短
肢剪力墙抗震设计提供参考依据。