自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)體系的研究進(jìn)展和展望

陳閣琳，伍云天

（1重慶一建建設(shè)集團(tuán)有限公司，重慶　400053；2重慶大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶　400045）

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自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)體系的研究進(jìn)展和展望

陳閣琳1，伍云天2

（1重慶一建建設(shè)集團(tuán)有限公司，重慶400053；2重慶大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶400045）

摘要：通過放松剪力墻與基礎(chǔ)之間及剪力墻與梁柱之間的約束，允許剪力墻在地震作用下發(fā)生抬升形成搖擺，通過重力荷載及預(yù)應(yīng)力使剪力墻復(fù)位，形成自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)。研究表明，自復(fù)位剪力墻能夠在側(cè)向結(jié)構(gòu)剛度與強(qiáng)度無明顯下降的情況下實(shí)現(xiàn)較大位移，且卸載后無顯著殘余變形及較大損傷，有利于實(shí)現(xiàn)震后快速恢復(fù)結(jié)構(gòu)使用功能。該文首先回顧了自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)的發(fā)展起源，簡(jiǎn)要介紹了自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)的基本原理，詳細(xì)陳述了國(guó)內(nèi)外自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究發(fā)展，對(duì)相關(guān)研究的成果進(jìn)行了總結(jié)，指出后張預(yù)應(yīng)力限制墻高及聯(lián)肢剪力墻研究匱乏等不足，提出相應(yīng)的研究設(shè)想。

關(guān)鍵詞：可恢復(fù)性；自復(fù)位；剪力墻

伍云天（1979-），男，湖南常德人，博士，副教授，主要從事建筑結(jié)構(gòu)研究。

0　前言

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，上世紀(jì)90年代開始，工程研究人員逐漸將結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防的理念從以人的生命安全為原則轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)調(diào)控制結(jié)構(gòu)在地震作用下的經(jīng)濟(jì)損失以及保證結(jié)構(gòu)的使用功能不致喪失。在此背景下美日學(xué)者提出基于性能的建筑抗震設(shè)計(jì)理念，并成為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)研究的主流方向之一，至今為止已經(jīng)經(jīng)歷了FEMA 273［1］、FEMA 356［2］以及FEMA 445［3］等幾個(gè)發(fā)展階段?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計(jì)根據(jù)建筑的用途和重要程度以及設(shè)防等級(jí)確定不同的抗震性能目標(biāo)，并期望建筑在可能發(fā)生的地震作用下具有預(yù)期的抗震性能和安全度。

由于地震的不確定性及復(fù)雜性，建筑物所遭受到的地震作用往往無法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，并且建筑物發(fā)生損傷甚至破壞后將對(duì)人們的正常生活造成極大影響，修復(fù)建筑物也將耗費(fèi)巨大的人力物力及時(shí)間，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成巨大損失。因此，如何在地震發(fā)生時(shí)，減少結(jié)構(gòu)受到損傷，在地震后使得民眾能夠盡快恢復(fù)正常生活，使建筑物乃至整個(gè)城市具有可恢復(fù)性（resilient）成為近年來地震工程界關(guān)注的新問題。

2009年1月，美日學(xué)者在NEES/E-Defense美日工程第二階段合作研究會(huì)議上，首次提出將“可恢復(fù)性功能城市”（resilient city）作為地震工程合作的大方向［4］。如何設(shè)計(jì)使結(jié)構(gòu)在地震中不發(fā)生損傷或僅發(fā)生可以快速修復(fù)的輕微損傷，成為21世紀(jì)“可持續(xù)發(fā)展”理念下的結(jié)構(gòu)抗震研究的主流方向之一。

剪力墻結(jié)構(gòu)自提出以來，已經(jīng)經(jīng)歷大量的科學(xué)研究和震后調(diào)查，均表明剪力墻對(duì)抗震非常有效。因此，剪力墻也越來越多的運(yùn)用于世界各地的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，如在剪力墻中暗埋型鋼、桁架等形成高性能剪力墻構(gòu)件以及與框架等形成框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系等。因此，如何在剪力墻結(jié)構(gòu)體系中實(shí)現(xiàn)可恢復(fù)性也是目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)問題之一，目前已有的研究中提出了搖擺墻、自復(fù)位剪力墻以及可更換構(gòu)件剪力墻三種途徑，本文主要關(guān)注的自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)，到目前為止國(guó)外學(xué)者已經(jīng)開展了一系列研究，而我國(guó)在這一領(lǐng)域的研究非常少。

本文首先回顧自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)的發(fā)展起源，介紹自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)的基本原理，詳細(xì)介紹國(guó)內(nèi)外自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究進(jìn)展，并對(duì)相關(guān)研究的成果和不足進(jìn)行總結(jié)，提出自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)發(fā)展方向的展望。

1　自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)的發(fā)展起源

自復(fù)位結(jié)構(gòu)體系由搖擺結(jié)構(gòu)發(fā)展而來，1963年Housner［5］發(fā)表了關(guān)于“倒搖擺結(jié)構(gòu)”（inverted pendulum structures）在地震作用下行為的研究。他分析了搖擺質(zhì)量塊在自由擺動(dòng)下的周期以及耗能，計(jì)算了搖擺質(zhì)量塊在正常水平加速度、正弦脈動(dòng)波及地震激勵(lì)下的推覆力，如圖1。他的研究表明，大的搖擺質(zhì)量塊與小的搖擺質(zhì)量塊相比更加穩(wěn)定，且高聳搖擺質(zhì)量塊在地震作用下相比在正常水平力作用下更加穩(wěn)定。

圖1　 Housner提出的搖擺質(zhì)量塊

此后，國(guó)外學(xué)者相繼開始對(duì)搖擺結(jié)構(gòu)進(jìn)行大量模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，1978年P(guān)riestley［6］等進(jìn)行了搖擺模型結(jié)構(gòu)的模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，驗(yàn)證了Housner提出的搖擺結(jié)構(gòu)耗能機(jī)制，如圖2、圖3。

圖2　 Priestley等提出的試驗(yàn)原理圖

圖3　 Priestley等設(shè)計(jì)的搖擺結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

圖4　 Priestley等設(shè)計(jì)的自復(fù)位框架節(jié)點(diǎn)

直至1993年，Priestley和Tao［7］提出預(yù)制框架梁通過預(yù)應(yīng)力筋與框架柱相連，在梁柱接觸面允許梁進(jìn)行一定程度的轉(zhuǎn)動(dòng)而耗散地震能量，首次形成了自復(fù)位結(jié)構(gòu)的概念。1996年，Priestley和Macrae［8］又進(jìn)行了無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力自復(fù)位預(yù)制鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)，該試驗(yàn)表明無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力自復(fù)位框架節(jié)點(diǎn)在地震作用下的表現(xiàn)良好，只出現(xiàn)極少的表面損壞，但是能量耗散較小，如圖4。

同年，Kurama等［9］首次提出在無粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力技術(shù)運(yùn)用到鋼筋混凝土墻體中，并對(duì)其進(jìn)行了理論模型的分析。至此，就出現(xiàn)了具有自復(fù)位功能的預(yù)制墻體，并逐漸演變?yōu)樽詮?fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)。

2　自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)的基本原理

自復(fù)位結(jié)構(gòu)體系由搖擺結(jié)構(gòu)體系發(fā)展而來，基本原理與搖擺結(jié)構(gòu)有相似之處。通過放松結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的約束，在地震作用下使結(jié)構(gòu)相對(duì)基礎(chǔ)能發(fā)生一定程度搖擺或結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間能發(fā)生一定程度的轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)本身沒有較大彎曲變形，震后恢復(fù)到初始位置且結(jié)構(gòu)沒有永久殘余變形，這種結(jié)構(gòu)為最原始的自由搖擺結(jié)構(gòu)。自復(fù)位結(jié)構(gòu)體系是在此基礎(chǔ)上在結(jié)構(gòu)中使用預(yù)應(yīng)力筋，當(dāng)放松約束的結(jié)構(gòu)在地震作用下發(fā)生一定程度的彎曲變形并產(chǎn)生搖擺，通過預(yù)應(yīng)力使結(jié)構(gòu)回到原有位置。自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)的基本原理即結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)與墻身的交界面處斷開，墻身與基礎(chǔ)不固接，墻身內(nèi)置的預(yù)應(yīng)力筋錨固入基礎(chǔ)內(nèi)，在地震作用下允許剪力墻與基礎(chǔ)之間的縫隙張開，墻身自重及預(yù)應(yīng)力提供恢復(fù)力使縫隙閉合，有效地減小地震對(duì)結(jié)構(gòu)的作用，且墻身幾乎無殘余變形。

3　國(guó)內(nèi)外自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)相關(guān)研究

3.1國(guó)外對(duì)于自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究

Kurama等［10］設(shè)計(jì)的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力自復(fù)位剪力墻由后張預(yù)應(yīng)力預(yù)制墻片通過水平節(jié)點(diǎn)疊合組成，并在墻片中內(nèi)置無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線。Kurama等通過纖維模型對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)在側(cè)向循環(huán)荷載作用的非線性響應(yīng)主要來自于墻身沿著水平節(jié)點(diǎn)的縫隙張開及閉合，與其設(shè)計(jì)的預(yù)期相吻合，且該自復(fù)位剪力墻與具有相同強(qiáng)度和初始剛度的現(xiàn)澆整體剪力墻相比具有更好的柔性并能在更大的非線性側(cè)移下僅發(fā)生輕微損傷，但該結(jié)構(gòu)存在的問題是側(cè)向位移過大且耗能能力不足。

對(duì)此，Kurama等［11］又提出在結(jié)構(gòu)中加入粘滯阻尼器，墻片間縫隙張開時(shí)通過粘滯阻尼器的變形來耗散地震能量并減小結(jié)構(gòu)側(cè)移，并進(jìn)行了一系列不同固有周期自復(fù)位墻的動(dòng)力時(shí)程分析，結(jié)果均表明加入粘滯阻尼器能有效減小結(jié)構(gòu)的最大側(cè)移并防止結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯損傷，如圖5。Perez等［12］針對(duì)Kurama提出的預(yù)應(yīng)力剪力墻模型進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果與Kurama的理論模型分析吻合較好。

圖5　 Kurama提出的粘滯阻尼器自復(fù)位結(jié)構(gòu)

Holden等［13］設(shè)計(jì)了一組試驗(yàn)，將自復(fù)位預(yù)制預(yù)應(yīng)力剪力墻中加入碳纖維管，并在墻肢與基礎(chǔ)間加入軟鋼耗能裝置，將這種自復(fù)位剪力墻與相同尺寸的傳統(tǒng)現(xiàn)澆整體剪力墻進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明增加軟鋼耗能裝置的自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)剪力墻相比，在無明顯強(qiáng)度損失和破壞的情況下將結(jié)構(gòu)側(cè)移從2.5%提升至3%，如圖6。Marriott等［14］提出外置自復(fù)位剪力墻的耗能裝置以便震后更換，并設(shè)計(jì)了一組4片剪力墻的試驗(yàn)在University of Canterbury的振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行。試驗(yàn)中三片墻體分別使用不同的耗能裝置，一片墻體僅通過接觸阻尼耗能。其試驗(yàn)再次表明加裝阻尼器能夠提高自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)的耗能能力且保證剪力墻具有優(yōu)秀的自復(fù)位能力。

圖6　 Holden設(shè)計(jì)的帶軟鋼耗能裝置剪力墻試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

圖7　 Sritharan設(shè)計(jì)的豎向接縫自復(fù)位剪力墻

在既有研究集中于將剪力墻與基礎(chǔ)分離采用預(yù)應(yīng)力筋連接并加裝阻尼器的設(shè)計(jì)方向之外，Sritharan等［15］提出了一種在豎向?qū)ζ蛛x的自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻底部與基礎(chǔ)的空隙由砂漿填充，剪力墻之間的豎向接縫由“UU”型鋼板連接，如圖7。在地震作用下，墻體發(fā)生搖擺，墻片間產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)的過程中由“UU”型鋼板塑性變形耗能。他們對(duì)此設(shè)計(jì)進(jìn)行的試驗(yàn)表明在地震作用下該墻體具有非常好的抗震性能，墻體在擬動(dòng)力試驗(yàn)后只有輕微損傷且復(fù)位后的側(cè)移不到0.1%。在此試驗(yàn)基礎(chǔ)上，Sritharan等還提出了簡(jiǎn)化的豎向分離自復(fù)位墻體的分析和設(shè)計(jì)方法。在Sritharan等提出豎向分離自復(fù)位剪力墻的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方法后，Pennucci等［16-17］也提出了基于位移的自復(fù)位剪力墻附加阻尼器的設(shè)計(jì)方法，并在一系列結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)對(duì)比及非線性動(dòng)力分析中驗(yàn)證其設(shè)計(jì)理論。

另一方面，Shen等［18-19］又展開了聯(lián)肢剪力墻中采用鋼連梁實(shí)現(xiàn)自復(fù)位的研究，其設(shè)計(jì)與Priestley等設(shè)計(jì)的框架節(jié)點(diǎn)類似，將連梁與剪力墻在連接處斷開，采用角鋼及墻身內(nèi)置鋼板進(jìn)行連接，并在墻身中內(nèi)置水平方向無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋。其理論分析表明通過地震作用下連梁與墻身間的縫隙張開閉合，連接角鋼及鋼板塑性變形耗能，與整體現(xiàn)澆聯(lián)肢剪力墻相比自復(fù)位聯(lián)肢剪力墻能夠達(dá)到7.5%的位移角并在加載結(jié)束后無顯著殘余變形，如圖8。隨后Kurama等［20］又對(duì)此理論模型進(jìn)行了試驗(yàn)與評(píng)估研究，試驗(yàn)結(jié)果與之前提出的理論模型非常吻合。

2008年，Stevenson等［21］首次將自復(fù)位剪力墻技術(shù)運(yùn)用于實(shí)際新建工程中。在Berkeley的David Brower Center工程中，Mark等在結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)兩個(gè)對(duì)稱的“C”型預(yù)應(yīng)力自復(fù)位墻體形成核心。該工程研究人員在CSI Preform-3D中將自復(fù)位墻體采用非線性纖維單元進(jìn)行模擬，使用Design Basis Earthquake（DBE）及Maximum Capable Earthquake（MCE）兩種地震波進(jìn)行分析，后張預(yù)應(yīng)力筋的平均峰值應(yīng)變僅在MCE分析中達(dá)到屈服點(diǎn)，而約束混凝土的最大應(yīng)變始終保持在0.008，低于極限應(yīng)變0.010，如圖9。

圖8　 Shen等設(shè)計(jì)的自復(fù)位聯(lián)肢剪力墻

圖9　 David Brower Center中的自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)

Erkmen等［22］進(jìn)行試驗(yàn)指出在反復(fù)荷載作用下自復(fù)位墻體中預(yù)應(yīng)力可能完全消失，但是其理論研究表示只要對(duì)預(yù)應(yīng)力錨固裝置進(jìn)行適當(dāng)設(shè)計(jì)，即使預(yù)應(yīng)力在地震作用中消失，自復(fù)位剪力墻也能保持其自復(fù)位性能。在此基礎(chǔ)上Erkmen等設(shè)計(jì)了一系列對(duì)比試驗(yàn)深入研究了預(yù)應(yīng)力筋分布情況、預(yù)應(yīng)力錨固措施、初始預(yù)應(yīng)力以及豎向外荷載對(duì)自復(fù)位剪力墻的性能影響。Erkmen等指出預(yù)應(yīng)力筋的錨固措施對(duì)自復(fù)位剪力墻性能影響顯著；如果能防止預(yù)應(yīng)力筋在地震作用中受壓，初始預(yù)應(yīng)力及豎向外荷載大小對(duì)自復(fù)位剪力墻的性能影響幾乎可以忽略；預(yù)應(yīng)力筋的分布對(duì)剪力墻自復(fù)位性能影響較小但對(duì)剪力墻的側(cè)向剛度具有顯著影響。

Henry等［23］通過有限元軟件建立了帶端柱的自復(fù)位剪力墻采用O型耗能連接的模型，分析了結(jié)構(gòu)整體與局部響應(yīng)與Tweigden等［24］進(jìn)行的試驗(yàn)在側(cè)向力與位移關(guān)系曲線、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力、混凝土壓應(yīng)變、連接器變形等方面高度吻合，該有限元分析突出了剪力墻墻趾部位混凝土的非線性行為并闡述到O型耗能連接器的數(shù)量與豎向外荷載之間并無直接關(guān)系。該研究還進(jìn)行了剪力墻與樓板的連接分析，預(yù)制剪力墻與樓板剛性連接時(shí)在地震作用下將造成樓板損壞，而采用O型連接件將樓板與剪力墻在豎向位移上分離能夠有效減小剪力墻在搖擺抬升過程中迫使樓板發(fā)生的損壞，如圖10、圖11。

圖10　 Henry提出的帶端柱的自復(fù)位剪力墻

圖11　 O型連接件

近年來隨著工程結(jié)構(gòu)中對(duì)鋼材使用的增加，Clayton［25］首先提出了鋼板剪力墻的自復(fù)位設(shè)計(jì)方法，這種鋼板剪力墻通過薄鋼板剪力墻提供側(cè)向強(qiáng)度和剛度以及能量消耗，鋼框架節(jié)點(diǎn)處梁柱可分離，框架中后張預(yù)應(yīng)力筋提供恢復(fù)力來實(shí)現(xiàn)自復(fù)位。Winkley等［26-27］對(duì)Clayton提出的自復(fù)位鋼板剪力墻進(jìn)行了一系列試驗(yàn)后進(jìn)行總結(jié)并提出了新型鋼板剪力墻的設(shè)計(jì)方法。Dowden等［28］對(duì)自復(fù)位鋼板剪力墻的性能進(jìn)行研究，并提出多項(xiàng)設(shè)計(jì)建議。在之前研究的基礎(chǔ)上，Clayton等［29］提出了一種腹板只與梁連接的新型鋼板剪力墻并進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，腹板只與梁連接的自復(fù)位鋼板剪力墻能夠降低鋼框架的設(shè)計(jì)需求并減輕腹板所受到的損傷，如圖12。

圖12　 Clayton提出的自復(fù)位鋼板剪力墻

3.2國(guó)內(nèi)對(duì)于自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究

如前文所述，國(guó)外對(duì)于自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)較為成熟，而國(guó)內(nèi)對(duì)于自復(fù)位結(jié)構(gòu)的研究主要集中于自復(fù)位鋼框架結(jié)構(gòu)、自復(fù)位鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)以及自復(fù)位橋墩等方面，對(duì)于自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)的研究開展較晚，尚處于起步階段。

周穎等［30］首先對(duì)搖擺及自復(fù)位結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)行了綜述，提到了國(guó)外關(guān)于自復(fù)位剪力墻的重點(diǎn)研究。

吳浩等［31］總結(jié)了無粘結(jié)后張拉預(yù)制剪力墻的抗震性能特點(diǎn)并介紹了相應(yīng)的數(shù)值模擬方法。作者分別對(duì)兩種模擬接縫方法（彌散接縫模型和集中接縫模型）進(jìn)行計(jì)算分析，結(jié)果表明無粘結(jié)后張拉預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)在小變形情況下保持彈性反應(yīng)，在大變形情況下由于接縫的張開閉合而進(jìn)入非線性導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度和承載力退化，但卸載后結(jié)構(gòu)基本可以恢復(fù)到初始狀態(tài)，僅有微小殘余變形，具備自復(fù)位能力。

馬昕等［32］針對(duì)自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)耗能不足的特點(diǎn)，在墻身與基礎(chǔ)交界處增加軟鋼阻尼器，并通過Abaqus軟件建模分析了軟鋼阻尼器的數(shù)量、長(zhǎng)度、位置等參數(shù)對(duì)剪力墻自復(fù)位性能及耗能能力的影響，指出阻尼器的數(shù)量對(duì)結(jié)構(gòu)自復(fù)位性能影響較大，而阻尼器、阻尼器長(zhǎng)度等參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)的自復(fù)位性能影響相對(duì)較小。

黨像梁等［33］進(jìn)行了底部開水平縫預(yù)應(yīng)力自復(fù)位剪力墻的試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬，其研究指出底部開水平縫預(yù)應(yīng)力自復(fù)位剪力墻能在不降低剪力墻承載力和剛度的前提下極大減小墻體的殘余變形，且能將非線性變形集中在墻體和基礎(chǔ)連接開縫處，使墻體的裂縫數(shù)量和發(fā)展都極大程度的減少，如圖13。

圖13　黨像梁等提出的底部開縫復(fù)位剪力墻

黨像梁等［34］還針對(duì)自復(fù)位預(yù)應(yīng)力剪力墻的抗震性能進(jìn)行了實(shí)體、平面單元和薄殼單元的有限元分析。通過對(duì)比分析指出采用實(shí)體單元和平面應(yīng)力單元均能較好地模擬試件的側(cè)向承載力和卸載剛度等力學(xué)特性，區(qū)別在于實(shí)體單元的計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)但能較好地模擬試件的應(yīng)變狀態(tài)，而平面單元的計(jì)算效率高卻難以體現(xiàn)結(jié)構(gòu)平面外的變形和受力狀態(tài)。

陳凱［35］等進(jìn)行了一組框架、框架-自復(fù)位墻以及框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性及彈塑性時(shí)程對(duì)比分析。其分析表明自復(fù)位剪力墻能夠幫助框架提升耗能能力，且框架-自復(fù)位墻相比另外兩種結(jié)構(gòu)具有更加均勻的層間位移角，但是耗能能力卻不如框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。

4　總結(jié)

總結(jié)國(guó)內(nèi)外自復(fù)位剪力墻既有研究，可以得出以下結(jié)論。

（1）剪力墻通過與基礎(chǔ)分離實(shí)現(xiàn)搖擺功能，并在剪力墻與基礎(chǔ)中內(nèi)置連同的預(yù)應(yīng)力筋使剪力墻實(shí)現(xiàn)自復(fù)位。但剪力墻墻角與基礎(chǔ)接觸位置容易產(chǎn)生應(yīng)力集中而使墻角處混凝土極易損壞，通過在墻角部位布置螺旋箍筋或外包鋼板可以有效的防止腳部區(qū)域的混凝土壓碎。

（2）自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)的滯回曲線呈“旗幟”型，其耗能能力不足容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)側(cè)移過大，較為常見的做法在剪力墻底部與基礎(chǔ)接觸處附加阻尼器或設(shè)置端柱并與剪力墻通過耗能鋼連接件連接。此類采用耗能阻尼器或耗能鋼連接件的做法能夠有效改善剪力墻的耗能能力。

（3）自復(fù)位剪力墻采用后張預(yù)應(yīng)力筋使剪力墻具備自復(fù)位功能，但預(yù)應(yīng)力筋的長(zhǎng)度極大程度地限制了自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)的高度，使高層剪力墻結(jié)構(gòu)尚無法實(shí)現(xiàn)自復(fù)位功能，如何在高層剪力墻中實(shí)現(xiàn)自復(fù)位功能，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此尚無研究。在下半墻高內(nèi)采用后張預(yù)應(yīng)力筋，上半墻高部分采用阻尼器與支撐柱連接的思路值得嘗試。

（4）目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)的研究主要集中于單肢剪力墻自復(fù)位性能與各項(xiàng)參數(shù)間關(guān)系的研究，針對(duì)聯(lián)肢剪力墻如何實(shí)現(xiàn)自復(fù)位功能的研究除Kurama等［18-20］進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)與分析之外相當(dāng)匱乏，將聯(lián)肢剪力墻中某肢設(shè)計(jì)為搖擺自復(fù)位墻體以幫助整體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自復(fù)位功能的設(shè)想值得探索。

（5）國(guó)內(nèi)外針對(duì)框架-搖擺墻以及框架-自復(fù)位墻結(jié)構(gòu)的研究較為成熟，并一定程度上應(yīng)用于實(shí)際工程中［21，36］。但對(duì)于純剪力墻結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自復(fù)位功能的研究尚局限于小模型的試驗(yàn)及軟件分析階段，尤其是國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究更是匱乏。如今，可恢復(fù)功能結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)抗震研究的熱點(diǎn)，這一領(lǐng)域值得廣大學(xué)者與研究人員深入探索以促進(jìn)自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用。

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責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

Study Progress and Prospects of Self-centering Shear Walls

Key words：resilience；self-centering；shear wall

Abstract:By releasing the restrains between the shear wall and the foundation or the shear wall and the coupling beam or end column，the shear wall is allowed to rise and shake back and forth in earthquake，and then restored through gravity loading and prestress，thus，the self-centering shear wall structure is established. The results show that the self-centering shear wall can realize massive displacement without significant strength or stiffness degradation，and has no obvious residual deformation or huge damage after uninstall，so it can be applied in structure restoration within a short period of time. This paper reviews the development history of the self-centering shear wall，makes a brief introduction to its basic mechanism，elaborates the relevant studies on self-centering shear wall at home and abroad in recent years，and summarizes the achievements and shortcomings in the field of study，with some envisaged new ideas presented.

中圖分類號(hào)：TU3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-9107（2016）05-0053-06

收稿日期：2016-04-20

作者簡(jiǎn)介：陳閣琳（1979-），男，湖南邵陽(yáng)人，本科，高級(jí)工程師，主要從事施工技術(shù)研究。

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.05.053