联肢剪力墙结构整体性能研究现状

为了充分了解钢筋混凝土剪力墙的抗震性能，探索更为合理的设计方法，国内各科研单位进行了相关试验研究及理论分析工作。

西安建筑科技大学分别对3榀在连梁梁端及墙肢根部设置人控塑性铰的钢筋混凝土双肢剪力墙试件、1榀连梁梁端及墙肢底部设置交叉斜筋六层钢筋混凝土双肢剪力墙试件、5个钢筋混凝土核心筒试件、2个不同耦联率混合联肢剪力墙试件进行了拟静力试验。试验结果表明，连梁跨高比及承载力是影响联肢剪力墙抗震性能的主要因素[140～143]；耦联率为45%的混合联肢剪力墙试件抗震性能优于耦联率为30%的试件[144]。

同济大学分别对3榀1/4缩尺的五层双肢剪力墙试件（不同连梁跨高比及整体性系数）、两组五个钢筋混凝土核心筒试件进行了拟静力试验（不同轴压比和剪跨比）。试验结果表明，依据规范条文设计的联肢剪力墙不一定具备其应有的连梁先坏、墙肢后坏的破坏特征及耗能机制[145]，即不能保证连梁、剪力墙能依次进入塑性阶段，不利于发挥连梁的耗能优势；增加轴压比对筒体连梁开裂和破坏影响不大，但是对筒体本身承载能力、破坏模式、延性、耗能能力等抗震性能影响很大[146]。

北京工业大学提出在连梁及墙肢中配置交叉暗撑的钢筋混凝土联肢剪力墙，并对其进行拟静力试验。试验结果表明，带暗撑的联肢剪力墙延性及耗能能力显著提高[147]。东南大学共做了7榀对称双肢短肢剪力墙拟静力试验，变化参数为肢强系数及整体性系数。试验结果表明，双肢短肢剪力墙具有良好的抗震性能，其抗侧刚度及承载能力随肢强系数减小（即墙肢增强）而增大，但延性和耗能能力减小，破坏阶段的刚度衰减加剧；对于整体性系数较大的短肢剪力墙，应尽可能减小其肢强系数[148，149]。无论是在墙肢中设置交叉暗柱或是采用短肢剪力墙，均是从提高剪力墙墙肢抗震性能的角度出发，保证连梁先于墙肢进入屈服阶段。我国规范[13]通过规定对中震水平的剪力墙设计荷载应乘以超强系数γ以保证大震水平下剪力墙具有足够的延性及耗能能力，保证连梁充分发挥第一道防线的作用。但该方法仍是基于强度的设计方法，设计得到的联肢墙特别是核心筒的抗震性能与预期相差较大。

确定结构累积滞回耗能的分布是基于能量抗震设计需解决的一个重要问题。东南大学采用弹塑性时程分析方法，对两个具有不同跨高比连梁的规则RC框架-联肢剪力墙结构的耗能分布进行了研究，揭示了该类结构能量分配、分布特点。研究表明，当连梁跨高比合适，可以实现强墙弱（连）梁的屈服模式，连梁可以承担绝大部分耗能，框架梁也可以承担部分耗能，从而降低墙肢的耗能比例，减轻墙肢损伤程度[150]。

浙江大学采用连续化模型，对双肢剪力墙结构平面内稳定性进行了研究，求得了顶部作用集中压力时临界荷载的精确显式表达式和显式屈曲波形，推导了顶部作用竖向集中荷载时，在不同水平荷载作用下结构的侧移、墙肢弯矩、墙肢轴力及连梁弯矩放大系数，并提供了近似计算公式[151]。

国外对联肢剪力墙抗震性能研究开展较早，试验及理论研究相对较多[152～156]。在理论研究方面，近年来主要侧重于水平地震作用计算、合理耦联率的选择、中震及大震水平作用下连梁与剪力墙抗震性能目标等问题。

Chaallal等在相关试验研究基础上，提出通过控制耦联率CR （Coupled Ratio，连梁承受的倾覆力矩与总倾覆力矩之比）或动力性能（自振周期T）的选择范围实现钢筋混凝土联肢剪力墙达到最佳屈服机制的方法[157，158]。首先，由弹性理论及数值模拟拟合得到耦联率CR与墙肢截面高度及连梁截面高度和跨度的关系表达式，给出了不同层数对应的耦联率CR取值范围。之后，将数值分析得到的耦联率CR与自振周期T的关系式代入耦联率CR简化计算公式，根据相关联肢剪力墙自振周期计算公式，给出了由自振周期T控制联肢剪力墙达到其最佳屈服机制的性能控制方法。

Harries等对联肢剪力墙做了一系列研究。1993年，通过3个钢连梁试件拟静力试验，研究了钢连梁联肢剪力墙的抗震性能[159]。2001年，在对已有钢筋混凝土连梁试件、钢连梁试件和联肢剪力墙延性需求分析的基础上，结合Pushover分析，提出耦联率CR上限与连梁位移延性系数的表达式[160]。2004年，根据对2000个连梁试件的抗震性能的总结（试验及有限元分析结果），分析了联肢剪力墙层数、总高度、墙肢截面高度、墙肢截面宽度、连梁跨度、连梁截面高度对联肢剪力墙整体抗震性能的影响，并对连梁有效刚度进行了讨论[161]。2006年，Harries等提出联肢剪力墙结构基于性能的设计方法。首先，将性能目标分为生命安全（允许连梁发生弹塑性变形）和大震不倒（允许墙肢发生弹塑性变形），由不同性能目标确定相应的基底剪力，并对墙肢进行弹性设计；其次，对于钢筋混凝土连梁，通过控制连梁的刚度保证连梁剪应力满足规范限制要求，便于施工；之后，通过非线性截面分析，建立连梁及墙肢轴向力-弯矩-曲率关系；最后，对剪力墙进行Pushover分析[162]。

Boivin根据规范NBCC2005及规范CSAA23.32004设计了一系列12层延性混凝土剪力墙，并利用Pushover及动力时程分析对其抗震性能进行评估。研究表明，基于能力设计方法很大程度上低估了墙肢剪切破坏程度；规范NBCC 2005的加速度反应谱不能反映联肢剪力墙高阶振型的地震响应[163]。

Eljadei以12层钢筋混凝土联肢剪力墙为原型，提出了联肢剪力墙性能设计方法[164]。首先，基于等效侧向力及连续化方法对联肢剪力墙进行弹性设计，初步确定侧向力分布及各层墙肢弯矩；之后，对按弹性理论设计的结构进行非线性静力和动力分析，并根据分析结果对连梁截面尺寸进行调整，直至满足目标位移为止。

综上所述，保证联肢剪力墙达到其最佳屈服机制、满足多道抗震防线的抗震设计方法仍处于探索阶段，有待于进一步研究。