高层建筑短肢剪力墙结构具有结构布置灵活、造价相对较低的优点，因而被广泛地应用于高层住宅中。本文就某高层建筑短肢剪力墙结构的抗震性能，进行了1/ 20缩尺的整体结构模型振动台模拟地震试验。在模拟多遇地震作用试验阶段，将量测到的模型自振频率、位移、加速度反应结果，与几种基于不同计算模型的程序计算得到的结果作对比，验证了这些程序用于此类结构的可靠性。在模拟设防烈度和罕遇大地震作用的试验阶段，通过对模型开裂部位、裂缝发展和破坏状态的观察分析，对此类结构的抗震构造措施提出了若干建议。

　　短肢剪力墙模拟地震振动台试验1前言短肢剪力墙属剪力墙体系中的一种，多用于高层住宅楼。同普通剪力墙相比，该体系的多数墙肢相对较短，且通常采用T型、L型、十字型，有时也采用一字形。短肢墙主要布置在房间分隔墙的交点处，视抗侧力的需要和分隔墙相交的形式而布置适当数量的各种形式的短肢墙，并在各墙肢处布置连梁，把这些墙连结成一个整体。

　　短肢剪力墙结构与普通剪力墙结构相比，具有自身的一些优点。除结构核心区（电梯间）外的其余墙肢均可灵活布置，且房间内无露梁露柱现象，给建筑师以丰富的想象空间，特别适用于住宅、公寓等高层建筑。另外，短肢墙结构中墙量相对较少，减轻了结构自重，减小了水平地震作用，降低了钢筋混凝土用量，具有明显的经济效益。

　　本文就一栋拟建中的高层短肢剪力墙结构，进行了整体结构缩尺模型的模拟地震振动台试验。通过试验揭示了此类结构在地震作用下的受力性能和反应特点，验证了地震区建造此类结构的可行性，并提出了设计时应注意的几个问题。

　　2工程实例及模型设计某高层住宅楼采用了短肢剪力墙体系，标准层平面见图1 ，结构地下1层，地上32层，局部（楼梯及水箱间）突出屋面三层。标准层高2.95m ，结构总高度为98m.墙体厚度：22层以下为300mm ， 22层以上为250mm.混凝土强度等级：20层以下为试验模型是用水泥砂浆、镀锌铁丝和网片制作而成的，其中，剪力墙及楼板配筋用铁丝网片代替，剪力墙暗柱纵筋用若干较粗铁丝模拟。构件配筋按等强设计要求确定，考虑到铁丝的强度高于钢筋的强度，因此构件的配筋率较原型设计要低。模型制作时采用有机板材作为外模，以便检查砂浆浇筑质量内模采用聚苯板，易于加工成形和事后拆模，即使局部不能拆除，对模型的刚度和质量影响也很小。

　　完工后的模型总高为5.390m ，其中底座高0.132m 模型自重42kN（其中底座重20kN），试验时另加配重45kN.模型全貌见图2.

　　3试验方案试验是在水电部水利水电科学研究院的大型高性能三向六自由度模拟地震振动台上进行的。模拟地震试验是通过台面输入不同幅值、不同地点或人工合成的地震加速度来实现的动力特性试验是利用低幅白噪声激振，测定其自振频率、振型和相应的阻尼动力反应试验是利用加速度和位移随时间变化的记录曲线得到模型的破坏状态则是直接从裂缝观察记录中取得。

　　试验选用了人工波、Pasadena（双向）波和EL　Centro（双向）波共三条地震波进行激振。依据模型试验相似律，要求进行横轴（时间轴）的压缩和纵轴（加速度）的放大。受测试通道的限制，仅在若干楼层布置加速度传感器。平动测点布置在结构前三阶振型的峰值点和反弯点所在的楼层扭转测点布置在前两阶振型扭转角峰值点和反弯点所在楼层的边端，台面纵横向各布置一个传感器其余测点则均匀地布置在其它楼层上。

　　试验时，模拟了多遇烈度地震、设防烈度地震和罕遇大震三个阶段的地震作用。多遇烈度地震作用阶段，进行了纵横两个方向的激振试验和双向地震作用的试验设防烈度地震阶段只做横向振动试验罕遇大震阶段仅用人工波进行横向激振试验。每级试验完毕，均用低幅白噪声激振，测定各阶段模型自振频率的变化。

　　4试验结果分析4.1模型自振频率及其变化模型前三个自振频率实测结果分别为3.809 Hz、4.102Hz和4.980Hz ，其振型特点依次为横向为主、纵向为主和平扭耦联型的振动。根据模型试验的相似律推算，原型结构的前三阶自振周期分别CTAB及SAP91等程序的理论计算值比较接近。

　　在多遇地震作用阶段，模型频率略有变化，呈缓慢下降趋势。当台面加速度峰值增大至0.25g时，横向基频下降为2.783Hz ，为初始频率的73 经历设防烈度地震作用后，横向基频下降为2.344Hz ，为初始频率的62 经历罕遇地震作用后，模型虽未倒塌，但频率下降很多，仅为初始频率的46 .

　　自振频率的下降，反映了结构内部的破坏程度。从自振频率下降的程度分析，多遇地震作用阶段结构基本完好设防烈度地震作用阶段结构陆续有裂缝产生，但数量有限，开展不大此后罕遇大震阶段，则有大批有规律的裂缝出现，是裂缝发展的主要阶段。

　　4.2顶点位移及加速度反应实测移反应峰值及相应的位移角表2是纵、横向顶点加速度反应峰值及相应的放大系数。由于本次试验在多遇地震作用阶段进行了双向地震作用的对比试验，因此实际上在纵向有五条地震记录的试验结果。

　　和加速度的反应时程包络。

　　地震波名称横向多遇地震纵向多遇地震横向设防烈度横向罕遇大震位移位移角位移位移角位移位移角位移位移角平均值地震波名称横向多遇地震纵向多遇地震横向设防烈度横向罕遇大震加速度放大系数加速度放大系数加速度放大系数加速度放大系数平均值我国JGJ3 91《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》（简称《高规》）规定，剪力墙结构的顶点相对位移限值为1/0.试验结果表明，原结构设计能够满足该条要求。从位移反应包络图上看，结构无明显的变形集中楼层，实测最大层位移角约为1/3 ，也能满足《高规》的要求。

　　从顶点相对位移实测值和程序计算值的比较来看，按弹性时程分析的平均值为1/1610 ，规范反应建筑科学谱方法的计算值为1/1380.通过对各楼层的位移反应曲线比较发现，不同楼层的位移反应曲线形状基本相同，但存在一个相位差，即地震反应在结构中有一个传递过程，上部结构的反应滞后于下部结构，而目前的时程分析程序均假定结构的反应是在同一时刻发生的，这就是造成时程分析结果偏小的原因，今后应考虑该因素的影响。

　　4.3模型破坏状况经历多遇地震作用后模型基本完好，设防烈度地震作用阶段，在结构底层、5层和9层外围个别短墙肢出现水平细微的弯曲裂缝。进入模拟大震试验阶段，出现了大批有规律的裂缝，是裂缝形成和发展的主要阶段。

　　连梁自台面加速度0.50g时开始开裂，部位主要集中在结构下部十三层范围的①、K轴及L轴上②③轴间的连梁上（见图4），至0.65g后裂缝不再发展。

　　台面加速度自0.50g至0.60g激振时，底层外围大部分墙肢开裂，几乎交圈增至0.70g激振时，裂缝开展较大，局部墙肢砂浆剥落，同时在第3层外围墙肢形成第2道连通的水平弯曲裂缝台面加速度0.80g激振时，底层孤立小墙肢破坏严重，砂浆压酥掉落，铁丝压曲外鼓，试验终止，此时模型仍立而不倒（见图5）。

　　从模型的破坏部位和过程可以看出，地震作用下的扭转效应对结构的影响很大，首批裂缝主要集中在端部的剪力墙上。连梁裂缝是在底部剪力墙开裂、侧向变形增大后逐渐形成和发展的，同样主要集中在端部的剪力墙上，而与内横墙相连的连梁在整个试验中未发现开裂迹象。地震作用下结构以整体弯曲变形为主，下部楼层破坏较上部楼层严重，而破坏最严重的墙肢是底层一字形的小墙肢。

　　5结论振动台模拟地震试验结果表明，短肢剪力墙结构具有受力均匀、抗震性能好的优点，地震区建造此类结构是可行的，但在设计中应注意以下几点：（1）由于短肢剪力墙的抗侧刚度相对较小，设计时宜布置适当数量的长墙（相对短肢而言），或利用电梯间形成刚度较大的内筒，以避免地震作用下结构产生过大的变形，同时也是大震作用下防止倒塌的有力保证。

　　（2）墙肢布置的数量和位置可根据建筑需要用程序计算确定，薄壁杆系模型程序（如TBSA）和墙元模型程序（如CTAB）均是较理想的计算模型，可用于工程设计。

　　（3）短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节是建筑平面外边缘及角点处的墙肢，当有扭转效应时，这些部位的墙肢会首先开裂，应有足够的抗震构造措施。

　　（4）高层短肢剪力墙结构在地震作用下，将以整体弯曲变形为主，底部外围的小墙肢，截面积小且承受较大的竖向荷载，破坏严重，应适当增加肢厚或提高混凝土等级，加强小墙肢的延性抗震构造措施。

　　另外，短墙肢应在两个方向均有连接，避免采用孤立的一字形墙肢。

　　（5）高层结构中连梁是一个耗能构件。在短肢墙结构中，由于墙肢刚度相对减小，使连梁受剪破坏的可能性增加。本次试验中就出现了两种类型的连梁破坏形式，如图5中的弯曲破坏和图6中的剪切破坏。连梁的剪切破坏使结构的延性降低，对抗震不利，因此设计时应注意其强剪弱弯的验算，保证弯曲破坏先于剪切破坏。

　　[参考文献]容柏生。高层建筑中的短肢剪力墙结构体系[ S] .北京：第十四届全国高层建筑结构学术交流会， 1996.10.

　　朱伯龙。结构抗震试验[ M] .北京：地震出版社， 1989.

　　中华人民共和国国家标准GBJ9，建筑抗震设计规范[ S] .

　　中华人民共和国行业标准， JGJ391，钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程[ S] .

　　中华人民共和国行业标准， JGJ10196，建筑抗震试验方法规程封面说明在人类进入世纪交汇、千年更替的时刻，根据中央精神文明建设委员会以崭新风貌迎接建国五十周年，迎接澳门回归，迎接新世纪的到来的号召，北京市政府决定兴建标志性纪念建筑―――中华世纪坛。建立中华世纪坛，旨在弘扬中华五千年的灿烂文明，展示中华文化的神奇魅力。中华世纪坛将是传统文化精神与现代艺术的巧妙结合，是融建筑、园林、雕塑、壁画等多种艺术形式于一体的大型人文景观。它不仅是千年交替的永恒纪念，也是中华文明薪火世纪相传的象征，还将成为爱国主义教育基地和国内外文化交流展示中心。

　　世纪坛的总建筑面积为42500m 2，整个建筑由南至北在一条中轴线上展开，共分为四个部分：一、下沉广场。在中华世纪坛的南入口处，有一个低于地面1m ，半径17.5m的下沉圆形广场，广场南端迎面矗立着一座大理石碑，南面镌有中华世纪坛五个大字，北面则是组委会的《中华世纪坛序》。

　　圣火广场中心有一方形圣火台，中央燃烧着一簇圣火。火苗不大，但永不熄灭，寓意中华文明起源于火，并与天地长存。广场东西两侧，各有一道水流缓缓而下，象征着中华民族的两条母亲河―――黄河和长江。

　　二、世纪甬道。由圣火广场北端拾阶而上，一条长约270m的甬道便呈现眼前，远处的世纪坛巍然可见。这条甬道宽12m ，中间镶嵌着3m宽的青铜浮雕板，依次镌刻着自公元前3000年到公元2000年间的五千年的历史纪年，象征着中华民族历经的五千年岁月。

　　三、世纪坛。世纪坛远看象一个中国古代用来计算时间的日晷，直径为85m ，高27m ，由静止的回廊坤和旋转的坛体乾以及附属建筑组成，上方耸立着高达46m的指针。旋转的坛体乾直径为47m ，呈19度角向上倾斜，设计重量为0t ，每4 12小时转一圈。

　　四、绿地与雕塑小品。中华世纪坛主体建筑四周是平坦的绿化地带，并置有喷泉。在东西两条道路的旁边，种植了银杏树，该树树种年代久远，被称为活化石，象征着中华民族悠久的历史。草坪上将安置包括历史人物、文物、碑刻的雕塑小品，展现五千年文化成果。在道路与建筑的四周，装备了各种新型照明设施，每当夜幕降临，华灯齐放，将呈现出瑰丽奇幻的夜景。

　　中华世纪坛的土建工程已于1999年底建成。建成后的中华世纪坛位于长安街北侧，中国人民革命军事博物馆与中央电视台之间。它座北朝南，占地4.5公顷，它的建成，将为素有神州第一街美誉的长安街新添一景。此建筑由余立博士与中国建筑科学研究院建筑设计院合作设计。 

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