裂縫產(chǎn)生原因分析

1、試驗墻體破壞過程分析1.剪力墻裂縫成因分析1.1本文試驗的三個試件都是抗彎縱筋屈服，試件達(dá)到最大承載能力，達(dá)到一定的位移延性后，發(fā)生剪切破壞喪失承載能力的。三個試件的有著相似的發(fā)展過程：首先出現(xiàn)水平彎曲裂縫，然后在腹板中出現(xiàn)斜向裂縫；在反復(fù)荷載作用下，腹板被兩個方向的斜裂縫分割成菱形小塊，而且隨著荷載反復(fù)的次數(shù)的增加，分割越細(xì)整個試件形成明顯的桁架傳力模型；一般是在位移達(dá)到2或者3倍屈服位移的循環(huán)時，試件達(dá)到最大承載能力；由于試驗試件的

2、軸壓比偏大，腹板中部分有縱向分布鋼筋的位置出現(xiàn)豎向劈裂裂縫；最終，試件的剪切失效過程一般表現(xiàn)為首先在試件剪壓區(qū)出現(xiàn)呈水平分布的短斜裂縫，隨著非彈性位移的增大，短斜裂縫分布區(qū)域混凝土出現(xiàn)掉皮，進(jìn)而剪壓區(qū)混凝土被剪碎，承載能力猛然降低。由于高軸力的存在自剪壓區(qū)向受拉翼緣方向，在剪碎區(qū)域高度，試件腹板被連續(xù)壓潰導(dǎo)致試件最終破壞（T形截面試件都是在無翼緣一側(cè)受壓的受力狀態(tài)破壞的）。在裂縫發(fā)展過程中，工字形截面試件W4裂縫發(fā)展對稱；而T形截面試件

3、W5、W6因為無翼緣(a)(b)(c)一側(cè)的受拉比較充分斜裂縫開展范圍較有翼緣一側(cè)廣，使得T字形截面試件的裂縫在兩個方向荷載作用下發(fā)展不對稱。三個試件的破壞狀態(tài)如圖4.4所示。由于三個試件的腹板水平鋼筋配筋量、混凝土強(qiáng)度、試驗軸壓比等各個方面的不同，造成了最終破壞時達(dá)到的位移延性和破壞過程都略有不同。W2的水平鋼筋配筋率相對最髙，混凝土強(qiáng)度最髙，其抗剪能力最強(qiáng)，最后發(fā)生剪切破壞時達(dá)到的位移延性最大。而W3、W4與W2相比，除了水平鋼筋配

4、筋率和混凝土強(qiáng)度較低以外，還因為有一側(cè)沒有翼緣，試件在無翼緣一側(cè)的平面外的穩(wěn)定性有所降低，在裂縫發(fā)展比較充分的情況下，試件出現(xiàn)了一定的平面外彎曲，則可能造成剪壓區(qū)一面的壓應(yīng)力比另一面的大很多，導(dǎo)致試件的延性能力大打折扣。由于W2的水平鋼筋配筋量相對較高，在達(dá)到最大承載能力的時候，斜裂縫的寬度約0.6mm，比起W3、W4的2～3mm要小得多；而且因為試件W2的水平分布鋼筋配筋率高，分布間距最小，導(dǎo)致裂縫分布最均勻，裂縫發(fā)展都較最豐滿。1.

5、2由于本文著重于剪力墻的抗震抗剪能力，所以在此就忽略了抗彎縱筋和翼緣分布鋼筋的應(yīng)變發(fā)展，僅對墻腹板分布鋼筋及邊緣試件箍筋的應(yīng)變發(fā)展作一定分析。①腹板縱向分布鋼筋腹板的縱向分布鋼筋在均勻分布軸力軸力作用下均勻受壓；施加水平力后，受壓一側(cè)的壓應(yīng)變減小，隨著水平荷載的加大，受拉區(qū)范圍逐漸加大，受拉的縱向分布鋼筋的拉應(yīng)變也逐漸變大；在抗彎縱筋屈服之前，整個截面能比較好地滿足平截面假定。試件除靠近翼緣附近的縱向鋼筋或者在較大位移延性時發(fā)生受拉屈服

6、外，其余鋼筋均處于彈性工作狀態(tài)。最終破壞時，在距墻底約10cm的高度處形成了一個壓碎帶，此時，全部幾乎全部縱向分布鋼筋都被壓屈。②腹板水平分布鋼筋腹板的水平分布鋼筋提供主要的抗剪能力，在腹板的傳力機(jī)構(gòu)中充當(dāng)?shù)氖撬嚼瓧U的作用，除個別例外的情況外均受拉，在裂縫出現(xiàn)后，承擔(dān)了大部分的剪力。由于腹板出現(xiàn)的斜向的交叉裂縫的影響，腹板水平鋼筋兩端的應(yīng)變值很小，中間較大，水平鋼筋在裂縫處的應(yīng)變值發(fā)生突增，中央剪切斜裂縫相交區(qū)域內(nèi)的鋼筋應(yīng)變普遍大于周

7、圍鋼筋應(yīng)變值。縱向鋼筋屈服后，隨著位移延性的增加，低周反復(fù)荷載作用的次數(shù)增加，斜裂縫不斷增多、加寬，混凝土破碎程度不斷加深，裂縫之間的骨料咬合作用也就不斷削弱；本來應(yīng)該由混凝土來傳遞的一部分剪力，力都沒有達(dá)到由ACI31877的理論抗剪強(qiáng)度計算值，（如圖1.11所示），因此在工程應(yīng)用中一定要避免這種破壞形態(tài)。SW9和SW13屬于斜壓型的剪切破壞。這兩個試件的水平和豎向分布鋼筋限制了斜裂縫的，但隨著荷載的增加，混凝土斜壓桿傳遞壓力到在某個

8、面上出現(xiàn)主要的混凝土壓碎，最終破碎帶延伸到接近墻底部的截面（如圖1.12所示）。當(dāng)試件達(dá)到其抗剪承載力時，絕大多數(shù)豎向鋼筋都已經(jīng)屈服。因為在試驗中兩個試件的加載方式不一樣，SW13采用的是反復(fù)荷載作用，而SW9是單調(diào)加載，導(dǎo)致雖然這兩個試件的幾何尺寸和配筋細(xì)節(jié)都相同，但它們的實測承載力不相同。反復(fù)荷載作用的SW13要比單調(diào)加載的SW9實測承載力大致低7％。所有試件的腹板豎向和水平分布鋼筋都能屈服，所以它們都有效地為墻片提供抗剪能力。但由

9、于所有試件的跨高比都是1.0，所以這一有效性與不同跨高比的相關(guān)關(guān)系沒能在此試驗中得到檢驗。1.4腹板配筋量對開裂后墻板的性能有很大的影響。隨著水平向和豎向腹板配筋量的增大，在達(dá)到極限荷載之前裂縫的數(shù)量增加，裂縫寬度減小。2.翼緣裂縫原因3.砌塊裂縫原因拉結(jié)筋的作用內(nèi)、外葉墻間的連接件分為剛性連接件和柔性連接件，本試驗采用中4鋼筋做成兩種形式的整體式柔性拉結(jié)筋，見圖4.2。拉結(jié)筋受拉或受壓說明鋼筋一定程度的協(xié)調(diào)了內(nèi)、外葉墻體之間的變形。圖

10、4.14為。=1.49MPa時墻體WZ一1的拉結(jié)筋在水平低周反復(fù)荷載試驗中的應(yīng)變變化情況，圖4.15為墻體WZ一2的拉結(jié)筋在水平低周反復(fù)荷載試驗中的應(yīng)變變化情況，圖中所示測點的位置見圖4.2。通過對水平低周反復(fù)荷載試驗中拉結(jié)筋應(yīng)變值的分析可知，復(fù)合墻體在同時承受水平及豎向荷載時，拉結(jié)筋的應(yīng)變較大，底部拉結(jié)筋的應(yīng)變大于頂部，且各處拉結(jié)筋對墻體的作用在不同受力階段是不一樣的。墻體開裂前，即彈性階段，拉結(jié)筋的應(yīng)變值相對較小，并且左右兩側(cè)拉結(jié)筋

11、的受力狀態(tài)是相反的，即復(fù)合墻體承受水平推力時，作動器遠(yuǎn)端一側(cè)內(nèi)、外葉墻片之間有外鼓的趨勢而作動器近端一側(cè)兩葉墻之間有內(nèi)收的趨勢，此時，左側(cè)拉結(jié)筋(l、3點)受拉而右側(cè)拉結(jié)筋(2、4點)受壓，墻體承受水平拉力時情況相反。此階段墻體承受荷載較小，且頂梁具有足夠的剛度，起到了協(xié)調(diào)內(nèi)、外葉墻之間變形的作用，所以底部拉結(jié)筋的應(yīng)變大于頂部。開裂后，墻體進(jìn)入塑性階段，內(nèi)、外葉墻片產(chǎn)生了變形不協(xié)調(diào)，且兩葉墻均出現(xiàn)滑移，此時，拉結(jié)筋應(yīng)變隨往復(fù)水平荷載的增