裂缝产生原因分析.doc

试验墙体破坏过程分析 1.剪力墙裂缝成因分析 1.1本文试验的三个试件都是抗弯纵筋屈服，试件达到最大承载能力，达到一定的位 移延性后，发生剪切破坏丧失承载能力的。三个试件的有着相似的发展过程：首 先出现水平弯曲裂缝，然后在腹板中出现斜向裂缝；在反复荷载作用下，腹板被 两个方向的斜裂缝分割成菱形小块，而且随着荷载反复的次数的增加，分割越细 整个试件形成明显的桁架传力模型；一般是在位移达到2或者3倍屈服位移的循 环时，试件达到最大承载能力；由于试验试件的轴压比偏大，腹板中部分有纵向 分布钢筋的位置出现竖向劈裂裂缝；最终，试件的剪切失效过程一般表现为首先在试件 剪压区出现呈水平分布的短斜裂缝，随着非弹性位移的增大，短斜裂缝分布区域混凝 土出现掉皮，进而剪压区混凝土被剪碎，承载能力猛然降低。由于高轴力的存在 自剪压区向受拉翼缘方向，在剪碎区域高度，试件腹板被连续压溃,导致试件最终 破坏（T形截面试件都是在无翼缘一侧受压的受力状态破坏的）。在裂缝发展过程 中，工字形截面试件W-4裂缝发展对称；而T形截面试件W5、W-6因为无翼缘(a)(b)(c) 一侧的受拉比较充分,斜裂缝开展范围较有翼缘一侧广，使得T字形截面试件的裂 缝在两个方向荷载作用下发展不对称。三个试件的破坏状态如图4.4所示。 由于三个试件的腹板水平钢筋配筋量、混凝土强度、试验轴压比等各个方面 的不同，造成了最终破坏时达到的位移延性和破坏过程都略有不同。W-2的水平 钢筋配筋率相对最髙，混凝土强度最髙，其抗剪能力最强，最后发生剪切破坏时 达到的位移延性最大。而W-3、W-4与W-2相比，除了水平钢筋配筋率和混凝土 强度较低以外，还因为有一侧没有翼缘，试件在无翼缘一侧的平面外的稳定性有 所降低，在裂缝发展比较充分的情况下，试件出现了一定的平面外弯曲，则可能 造成剪压区一面的压应力比另一面的大很多，导致试件的延性能力大打折扣。由 于W-2的水平钢筋配筋量相对较高，在达到最大承载能力的时候，斜裂缝的宽度 约0.6mm，比起W-3、W-4的2～3mm要小得多；而且因为试件W-2的水平分布 钢筋配筋率高，分布间距最小，导致裂缝分布最均匀，裂缝发展都较最丰满。 1.2由于本文着重于剪力墙的抗震抗剪能力，所以在此就忽略了抗弯纵筋和翼缘 分布钢筋的应变发展，仅对墙腹板分布钢筋及边缘试件箍筋的应变发展作一定分 析。 ①腹板纵向分布钢筋 腹板的纵向分布钢筋在均匀分布轴力轴力作用下均匀受压；施加水平力后， 受压一侧的压应变减小，随着水平荷载的加大，受拉区范围逐渐加大，受拉的纵向分布钢筋的拉应变也逐渐变大；在抗弯纵筋屈服之前，整个截面能比较好地满 足平截面假定。试件除靠近翼缘附近的纵向钢筋或者在较大位移延性时发生受拉 屈服外，其余钢筋均处于弹性工作状态。最终破坏时，在距墙底约10cm的高度处 形成了一个压碎带，此时，全部几乎全部纵向分布钢筋都被压屈。 ②腹板水平分布钢筋 腹板的水平分布钢筋提供主要的抗剪能力，在腹板的传力机构中充当的是水 平拉杆的作用，除个别例外的情况外均受拉，在裂缝出现后，承担了大部分的剪 力。由于腹板出现的斜向的交叉裂缝的影响，腹板水平钢筋两端的应变值很小， 中间较大，水平钢筋在裂缝处的应变值发生突增，中央剪切斜裂缝相交区域内的 钢筋应变普遍大于周围钢筋应变值。纵向钢筋屈服后，随着位移延性的增加，低 周反复荷载作用的次数增加，斜裂缝不断增多、加宽，混凝土破碎程度不断加深， 裂缝之间的骨料咬合作用也就不断削弱；本来应该由混凝土来传递的一部分剪力， 因为混凝土抗剪能力的退化转移到了水平钢筋上，所以随着位移的不断加大，腹 板水平钢筋的拉应变呈增大的趋势（这点从第三章中三个试件的水平钢筋应变分 布图中可以看出）。 ③边缘试件约束箍筋 边缘试件中为了防止抗弯纵向钢筋在髙压应力作用下失稳而设的约束箍筋， 在整个加载过程中拉应变都很小，而且还有局部处于受压状态。只有在达到比较 髙的位移延性后，因为裂缝的开展，受压区的减小而导致压应力的进一步增大， 才有部分约束箍筋进入受拉屈服。 1.3试验中观察到的裂缝形式如图1.16所示。腹板中产生两个方向大致对称的交 叉斜裂缝，以及两个方向大致对称的斜压杆系统。从裂缝分布图可知，起主导作 用的剪力传递机构为桁架机构。 试验过程中观察到的现象描述如下：如图1.17(a)，在塑性较区产生与纵轴夹角 在30o~60o之间的一系列呈扇状分布的交叉斜裂缝，一些较低的斜裂缝与基础和墙 之间的施工缝相交，表明沿着这个截面传递着剪应力。如图1.17，随着施加的位 移循环幅值的增大，墙底基础附近的斜裂缝变得更平缓，这一现象是由于沿着墙 与基础间的施工缝的界面剪力传递能力的退化。随着塑性较转动幅度的加大，底 部的斜压杆逐渐失效，剪力主要通过受压区传递。斜裂缝向更平缓发展使腹板