高层建筑设计中,一般剪力墙的抗弯性能要比抗剪性能更好,因此,弯曲破坏是高层建筑中剪力墙经常出现的破坏模式[202-204]。弯曲破坏在剪力墙结构中的破坏特征是:弯曲裂缝首先出现在剪力墙底部的受拉区,同时受拉区受力钢筋发生屈服。在破坏阶段,混凝土压溃部位为受压区,有时也会伴有块状混凝土剥落,最后受压区钢筋被压屈[205]。例如在在川大地震中,虽然剪力墙结构很少发生整体倒塌的情况,但是剪力墙的集中损伤部位均在应力较大的剪力墙墙趾部位,如图9.1所示。
基于上述剪力墙结构在地震作用下的破坏情况,吕西林等首次提出了钢筋混凝土剪力墙墙趾位置的可更换设计思想,即设计了一种装设在剪力墙墙趾部位的拉压型复合支座。该复合支座的设计理念是,在普通钢筋混凝土剪力墙的墙趾部位剔除原有的钢筋混凝土部件,然后在该位置处安装可更换复合支座,并通过螺栓与母墙连接,如图9.2所示。对可更换墙趾支座的设计要求是具备较强的承载能力和耗能能力,以期满足调整主体结构抗震性能的目的。该拉压型复合支座的构造形式如图9.2所示。在传统橡胶支座两侧设置2片等厚度的软钢钢片,软钢钢片承担受拉荷载,内部叠层橡胶承担受压荷载,不考虑软钢钢片的抗压强度。支座与母墙的连接通过高强螺栓来实现。
图9.1 汶川地震中剪力墙墙趾的破坏
图9.2 带有可更换墙趾消能器的剪力墙
图9.3 拉压型组合减震支座(www.daowen.com)
同时,吕西林等建立了钢筋混凝土剪力墙墙趾可更换的设计方法,并给出了可更换墙趾的设计原则,以及这种可更换剪力墙的危险截面承载力验算方法,完成了相关的抗震性能试验研究。刘其舟等提出了一种安装RCC(Replaceable Corner Component)构件的钢筋混凝土剪力墙,墙脚部件是一种由屈曲软钢芯和灌浆材料混凝土填充管组合而成的拉压型脚部支座,并建立了剪力墙可更换区域的计算方法和可更换剪力墙承载力设计原则。
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