短肢剪力墙实验方案

短肢剪力墙实验方案
国家自然科学基金（10572107）课题小组
一、试验内容和目的
1、试验内容
（1）测试短肢剪力墙构件墙内纵向钢筋和横向钢筋的应变数值及其规律； （2）测试短肢剪力墙构件混凝土的纵向及横向应变数值及其规律； （3）绘制短肢剪力墙构件在低周反复荷载作用下的滞回曲线； （4）测试短肢剪力墙构件的侧移、转角与变形情况；
（5）测试短肢剪力墙构件裂缝出现及其发展，裂缝宽度变化及其走向。

2、实验目的
（1）探索短肢剪力墙构件的破坏模式； （2）研究短肢剪力墙构件的恢复力模型；
（3）建立短肢剪力墙构件及结构的非线性分析模型。

二、试件设计和制作
1、试件形式及数量
1/2实体模型。

T 型短肢剪力墙试件9根，L 型短肢剪力墙试件6根，共15个试件。

2、试件相似关系
试验模型各物理量的相似关系如下：
几何尺寸：1s =1/2；位移：u s =1/2；转角：θs =1；钢筋面积：as s =1/4；荷载：p s =1/4；弯矩M s =1/8；应力：σs =1；应变：εs =1；弹性模量：E s =1。

3、试件尺寸及配筋
短肢剪力墙试件纵向高度为1.4m ；截面厚度为100mm, 按墙的高厚比为4、5、6.5、8、9确定试件的截面高度。

4、试件制作与施工
构件混凝土采用C40普通混凝土，骨料最大粒径15mm 以内。

试件尺寸较大，受力性能与实际结构相近，故试件的制作按照普通钢筋混凝土的施工程序进行。

采用木模板，商品混凝土，普通施工方式浇筑。

采用自然养护方式养护28天。

试件截面钢筋的布置参考相关规范进行设计。

具体构件配筋图如下：
T型短肢剪力墙各截面配筋图
L型短肢剪力墙各截面配筋图
三、荷载形式
1、竖向荷载
在试件顶部，按设计轴压比，一次性均匀施加竖向荷载N(kN)。

2、水平荷载
在试件顶部，按等级逐步施加水平荷载，荷载步长为10KN。

初步计算水平破坏荷载P(kN)如下表所示：
试件编
高厚比轴压比加载方向N(kN) M(kN*m) P(kN)
号
DT1 4 0.2 腹板399.62 151.13 107.95 DT2 5 0.2 腹板513.64 245.3 175.21 DT3 5 0.3 腹板1027.27 173.02 123.59 DT4 6.5 0.2 腹板684.96 411.62 294.01 DT5 6.5 0.2 翼缘684.96 332.77 237.69 DT6 8 0.2 腹板856.06 622.44 444.60 DT7 8 0.1 腹板428.03 714.93 510.66 DT8 9 0.2 腹板967.61 791.91 565.65 DT9 9 0.1 腹板483.80 908.88 649.20 DL1 5 0.2 腹板513.64 236.41 168.86 DL2 5 0.4 腹板1027.27 164.13 117.24 DL3 6.5 0.2 腹板684.96 419.16 299.40 DL4 6.5 0.1 腹板342.48 480.28 343.06 DL5 8 0.2 腹板856.06 688.80 492.00 DL6 8 0.1 腹板428.03 781.29 558.06
四、测点布置与数据采集
1、位移测试
(1)与墙顶水平加载点附近的墙顶水平位移和1/2墙高处的水平位移，位移
测量用位移计量测，位移计布置如下图a所示。

(2)顶部截面扭转角位移，位移测量用位移计量测，位移计布置于墙顶，如
下图b所示。

(3)墙上端截面4个点的法向位移,位移计布置于墙顶（如下图c所示）。

(4)墙下部截面距基础500mm处4个点的法向位移,位移计布置于墙距基础
500mm处（如下图c所示）。

位移计
a水平位移测点示意图b扭转角位移测量示意图c截面各点的竖向位移测量示意图
2、应变测试
（1）、测试墙内纵向钢筋的应变和横向箍筋的应变。

应变片布置：
①在短肢剪力墙的底部和中部截面
纵筋上布置适当的应变片，以测量钢筋的屈服与应变规律；在箍筋上布置部分应变片以测量不同位置的应变规律。

②在短剪力墙腹板或翼缘的端部以及截面交接处的纵向钢筋上，也布置适当数量的应变片，以测量沿不同高度纵筋的应变情况。

（2）、测试短剪力墙构件墙面混凝土的纵向应变和横向应变。

3、滞回曲线绘制
墙顶水平荷载与水平位移之间的滞回曲线。

滞回曲线由墙顶点水平位移计及水平荷载传感器测量。

4、实验数据采集
采用TDS-602数据采集仪、电子百分表、位移计等（根据实验室情况而定）自动收集和记录应变及位移数据，X-Y函数记录仪绘制P-U曲线，通过荷载传感器及X-Y记录仪联合控制水平加载。

破坏特征记录：通过仪器人工观测、记录，绘制最后破坏裂缝分布图。

5、记录内容
（1）记录：试件设计尺寸、实际尺寸、加载后第一条裂缝出现的位置、荷载，
（2）记录试件的具体实验过程：
荷载加到（）kN时，在距底部约（）mm的地方出现第一条裂缝；加载到（）kN时，新裂缝出现较为迅速，发展为（）条；加载到（）kN时，裂缝长度延伸很快，长度约为（）mm，最大裂缝宽度为（）mm；加载到（）kN时，裂缝宽度和长度均迅速增加，最大裂缝宽度为（）mm，出现在（）mm；加载到（）kN时，混凝土局部有压酥现象，伴随现象有（），加载到（）kN以后，荷载上升速度明显变慢，裂缝急剧开展。

继续加载到（）kN时，混凝土被压坏后荷载略有下降，并会之裂缝分布图。

五、加载设备及加载制度
试验前在试件的表面粉刷一层白浆，等到白浆晾干后在其上面绘制50mm 50mm的网格。

1、加载设备
采用100t电液伺服作动器配合反力支架进行框架竖向与水平双向加载试验。

水平荷载由往复作动器提供，作动器前端连接单项较，使得当墙体有位移时，墙体与水平加载装置间产生微小转动，以保证水平加载方向的稳定性。

水平加载点位于墙体顶部加载中心。

将水平连接装置固定在加载梁上，再将作动器后端固定在反力墙上，作动器前端与水平连接装置相连。

通过水平装置给试件施加拉、压往复水平荷载。

竖向荷载由竖向油压千斤顶提供。

2、加载制度
①竖向加载，试验前一次性均匀施加到指定值，试验过程中保持不变，加载点在截面形心。

②水平加载：水平荷载通过截面剪切中心，采用荷载变形混合控制机制。

Ⅰ荷载控制阶段：试件屈服前，以20KN为增量，每级循环一次；
加载周数
荷载（kN）
-80
-60-40-20806040200
Ⅱ 变形控制阶段：试件屈服后，按屈服时的水平位移控制，每一位移级循环三次，直至受压纵筋屈服，水平荷载骤然下降为止。

墙基础用两根钢通过刚度很大的高强螺栓与刚性试验台座固定在一起，反力架与墙基础之间的空隙顶入钢块，试验用千分表测基础的滑移。

1-水平滚子 2-油压千斤顶 3-荷载传感器 4-双向液压加载器 5-试件 6-加载门架 7-加载横梁
试验加载设备示意图。