8度0.2g区某RC剪力墙结构抗震性能分析

刘洋 傅剑平 白绍良 易勇

（1.重庆大学土木工程学院 400045；2.中国建筑西南设计研究院有限公司 成都610093）

引言

现浇钢筋混凝土剪力墙结构因侧向刚度大，空间整体性好，且室内没有梁柱棱角，节约空间而在高层住宅和其他公共建筑中得到广泛应用。深入研究剪力墙结构的抗震性能和非弹性发育机制，对判定我国设计规范对剪力墙结构抗震设计相关规定的合理性，完善剪力墙结构的设计方法具有重要意义。但到目前为止，尚未见有对这类结构在罕遇水准地面运动激励下非弹性地震反应性能的较为认真细致的分析结果发表，对规范规定的相应抗震措施的有效性也未见有效的分析识别。为此本文对处在较高设防烈度分区的使用该类结构的典型工程项目进行较为深入的非弹性动力反应分析。

非弹性时程分析能够计及地震反应全过程各个时刻的内力和变形状态，给出结构构件开裂和屈服的顺序，发现塑性变形集中的部位，从而判断结构的屈服机制、薄弱环节以及在不同水准地震地面运动激励下的性能状态［1］。目前已有多种非弹性分析软件可以用于结构的非弹性时程分析，其中PERFORM-3D软件具有较为稳定高效的结构非线性分析能力，同时具有较为丰富的结构非线性性能指标，可以对材料、构件乃至整体结构定义不同的性能水准，通过对比相应的抗震需求和抗震能力来判断结构是否达到了预期的抗震性能目标［2］。基于以上优点，本文选择PERFORM-3D作为非线性分析软件。

在新版《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2015）［3］中，抗震设防烈度为8度及以上地区占我国全部国土面积约18%［4］，而在地震频发的云南省8度及以上区域面积则占到44.7%，其中，8度0.2g区又占了绝大部分。我国《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）［5］（简称“抗规”）对于抗震设防烈度为8度及以上地区的抗震计算和构造措施的要求更加严格。本文采用PERFORM-3D软件对一栋严格按我国规范设计的8度0.20g区高层钢筋混凝土剪力墙结构进行罕遇水准地面运动激励下的弹塑性动力时程分析，以研究此类结构在该地区强地面运动激励下的抗震性能和非弹性发育机制。主要研究内容如下：（1）通过对结构时程最大层剪力和最大层间位移角的分析，研究罕遇水准激励下结构的侧向受力和变形规律；（2）识别罕遇水准激励下连梁的性能状态；（3）比较剪力墙构件纤维最大应变与材料极限应变，判断罕遇水准激励下剪力墙墙肢的正截面的屈服程度及受力状态；（4）以时程平均剪应力最大时刻的剪力、弯矩、轴力为墙肢抗剪最不利内力组合，研究剪力墙墙肢在罕遇水准激励下抗剪承载力能否满足剪力作用需求，以及剪力墙墙肢的抗剪需求能力比的分布规律并针对抗剪薄弱部位提出相关建议。

1 模型信息

本结构位于云南省昆明市，地下1层，地上32层，标准层高2.9m，总高度92.8m，嵌固端假定位于地下室顶面。结构平面宽23.4m，长36.4m。该结构所在地设防烈度为8度（0.20g），场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第三组；根据我国有关规范规定，该结构钢筋混凝土剪力墙墙肢和连梁的抗震等级均为一级。在该结构中，楼盖梁板钢筋采用HRB500级，混凝土强度等级为C30；剪力墙墙肢及连梁钢筋采用HRB400级，底部5层混凝土强度等级为C60，然后随楼层每升高5层降低一个等级，26～30层为C35，31～32层为C30。1～4层为结构底部加强区。标准层结构平面布置如图1所示。本结构模型在《高层建筑混凝土结构设计规程》（JGJ 3-2010）［6］的规定水平地震力作用下X方向最大弹性位移角为1／1106，Y方向最大层间位移角为1／1264，均小于规范规定的150m以下钢筋混凝土剪力墙结构最大层间位移角限值1／1000。

图1 结构标准层平面示意Fig.1 Floor plan of the structure s standard layer

2 Perform-3D模型的建立

2.1 材料模型

对每个强度等级的混凝土分别建立约束混凝土和非约束混凝土模型，约束混凝土用于剪力墙边缘构件，采用Mander［7］模型。非约束混凝土用于梁及剪力墙除边缘构件以外的部分，采用《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）［8］（以下简称“混规”）附录C的受压曲线。钢筋本构采用理想弹塑性本构，即双折线模型。

2.2 构件模型

1.剪力墙肢类构件

对于高层建筑中高宽比偏大，以弯曲变形为主的剪力墙墙肢构件，采用剪力墙非弹性截面（Shear Wall，Inelastic Section）来模拟其轴向弯曲性能是合理的［9］。该构件模型通过沿截面高度将剪力墙肢截面划分成一定数量的纤维，并赋予各纤维相应的材料属性，由纤维的轴向应变来计算剪力墙单元的轴向和弯曲变形。

定义纤维尺寸时可采用Auto Size和Fixed Size两种方式［9］。用Auto Size方式定义截面操作简单，使用该方式定义的剪力墙需保持墙厚和钢筋配筋率不变。对在整个截面高度范围内均为约束区的短墙肢，可采用Auto Size方式来定义剪力墙截面。在这种方式中，混凝土纤维材料选择约束混凝土，配筋率采用全截面平均配筋率，见图2a。Fixed Size方式定义截面操作偏复杂，但可以考虑墙厚度和截面不同部分配筋面积的变化。对于在截面高度范围内既有约束区又有非约束区的长剪力墙肢，使用Fixed Size方式定义剪力墙肢截面更加符合截面真实情况。定义混凝土纤维材料时，边缘构件箍筋约束区内采用约束混凝土，其余部位采用非约束混凝土。在这类截面内，除端部集中配筋外，还布置有分布钢筋；由于分布钢筋一般较细，配筋量小，在剪力墙偏心受压破坏时，只有部分远离中性轴的受拉分布钢筋能够发挥作用，对截面承载力影响较小，故在定义钢筋纤维时可忽略纵向分布钢筋，并将端部的集中配筋分别集中于集中配筋区域的外侧和内侧，见图2b。

图2 剪力墙纤维截面Fig.2 Fiber section in shear wall

剪力墙的剪切性能通过添加剪切材料来模拟。PERFORM-3D中可以定义非弹性剪切材料和弹性剪切材料。压弯构件的受剪承载力受轴力、弯矩影响，在时程分析中，构件内力时刻发生变化，因此难以给出确定的非弹性剪切材料。此时，若要选择弹塑性剪切模型，需要根据时程中剪力墙墙肢构件的受力状态，选择一个具有代表性的内力情况来模拟剪切模型中轴力、弯矩对剪切性能的影响，从而得到一个近似的弹塑性剪切材料模型，这需要针对该问题的进一步研究。以往的研究发现，大多数剪力墙墙肢在罕遇水准地面运动激励下仍处于未屈服状态，故本文在定义剪切材料时暂选弹性剪切材料（Elastic Shear Material），抗剪性能通过数据的后处理来判断，待剪力墙弹塑性剪切性能信息进一步丰富后，再考虑采用非弹性剪切材料进行进一步计算。弹性剪切弹簧的刚度取0.4Ec（Ec为混凝土弹性模量）。

在本模型中，对每一片墙肢均取一个楼层的墙肢段为一个墙元。

2.梁构件

集中塑性铰模型是一种基于构件恢复力的模型，其计算简便，能宏观地体现出强度退化、刚度退化、捏拢效应等［11］。本文采用转角型弯曲铰（Moment Hinge，Rotation type）来模拟梁的弯曲性能，构件开裂弯矩近似采用混规第7.2.3条的规定计算，梁的屈服弯矩以及屈服转角由Fardis［12］通过大量实验数据经回归所得的公式确定。

跨高比不大于3的连梁容易发生剪切脆性破坏，宜在跨中布置位移型剪切铰（Shear Hinge，Displacement type），模拟其剪切非线性。其中，连梁抗剪承载力根据混规中的抗剪公式计算得到；连梁屈服转角、峰值转角、极限转角（承载力下降到85%峰值承载力时对应的连梁弦转角）和屈强比采用文献［13］对跨高比在1.0～3.0之间、最终破坏模式为剪切破坏的50根钢筋混凝土连梁的试验数据的统计结果。

2.3 质量与阻尼

在分析中，模型采用刚性楼板假定。模型质量通过重力荷载代表值换算得到，即m＝（1.0恒荷载+0.5活荷载）／g（g为重力加速度）。在使用刚性楼板假定的前提下，楼层质量将集中在每层的质心处，质心的位置坐标和楼层的平动质量以及转动惯量通过ETABS的弹性分析获得。设置阻尼时，对结构施加5%的模态阻尼，同时叠加0.1%的瑞雷阻尼以消除高频振动对结构反应的影响［14］。

2.4 模型周期

分别用SATWE模型与PERFORM-3D模型计算的模型周期见表1。由表中数据可知SATWE模型和PERFORM-3D模型计算所得各周期值相差较小。

表1 SATWE模型与PERFORM-3D模型模态分析结果比较（单位：s）Tab.1 Modal comparation between SATWEmodel and PERFORM-3Dmodel（unit：s）

3 地面运动记录选择与标定

因结构在两个主轴方向周期相近，故本文在选波及分析时均以PERFORM-3D模型Y向第一周期为依据。选波时采用文献［15］建议的“双频段选波”方法，将待选地震地面运动的时程最大加速度标定至“抗规”规定的8度0.2g区罕遇水准时程分析所用地震加速度时程最大值（400cm／s2）后，对地震记录加速度反应谱值在［0.1，Tg］平台段和结构基本周期T1附近［0.8T1，1.2T1］的范围内的均值进行控制，选出地震记录加速度反应谱与抗规规定的相应烈度的地震影响系数曲线在各段的均值相差不超过20%的地震记录，共7组。

4 罕遇水准地面运动激励下结构反应分析结果

4.1 整体指标评价

1.层剪力

结构在7条罕遇水准地面运动激励下，各层层剪力最大值沿楼层的分布如图3所示。由图3可知，各条地面运动激励下结构的层剪力最大值均出现在底层；结构在7条罕遇水准地面运动激励下，层剪力的均值从底到高逐层均匀减小；部分地面运动激励下结构最大层剪力会因部分楼层侧向刚度减小而在相应楼层及其以上数层内局部增大。

2.结构位移

根据结构在7条罕遇水准地面运动激励下侧向变形曲线，可以识别出结构整体侧向变形特征为弯剪型。各层层间位移角的时程最大值沿楼层的分布如图4所示。在各条地面运动激励下，层间位移角大致呈现出从底层到中上部楼层逐渐增大，达到最大值后随楼层升高稍有减小的变形趋势，7条地面运动层间位移角最大值均出现在23层～29层。该结构模型在罕遇水准地面运动激励下最大弹塑性层间位移角均小于规范限值1／120，层间位移角最大值出现在RSN358地面运动激励下的28层，为1／156。

图3 层剪力最大值楼层分布Fig.3 Distribution of maximum layer shear force along the floors

图4 层间位移角最大值楼层分布Fig.4 Distribution of maximum interstory drift along the floors

3.塑性耗能情况

结构在罕遇水准地面运动激励下，部分构件进入塑性耗能状态。本模型在罕遇水准地面运动激励下的地震波输入总能量E、塑性耗能EP以及塑性耗能占输入总能量的比值见表2。由表中数据可以看出结构塑性耗能大约占总输入能量的40%～50%，可见在罕遇水准地面运动激励下结构进入塑性变形已有一定深度。

表2 结构在罕遇地震作用下的总能量和塑性耗能（单位：M J）Tab.2 Total energy and plastic energy dissipation of structure under rare earthquake（unit：MJ）

4.2 连梁的性能评价

文献［16］提出了一套钢筋混凝土构件基于塑性位移角的性能评价标准，根据钢筋混凝土构件的破坏机理和变形能力，将梁构件的破坏类型根据剪跨比（λ＝M／Vh0）、弯剪比（m＝Mu／VuH）以及名义剪应力水平（ν＝Mu／Hbh0）划分为“弯曲破坏”、“弯剪破坏”和“剪切破坏”，并明确了划分标准，将各类钢筋混凝土构件的性能状态划分为“完好”、“轻微损坏”、“轻中等破坏”、“中等破坏”、“较严重破坏”和“严重破坏”六档。按照文献［16］的方法对结构Y向所有连梁的破坏类型进行了分类，该方向与剪力墙肢平面内相连的连梁共有1600根，以细长连梁为主，其中由弯曲破坏控制的连梁占所有连梁总数的81.3%，由弯剪破坏控制的连梁占连梁总数的18.7%，没有连梁由剪切破坏控制。对所有连梁按文献方法进行性能评价，以各档性能连梁占连梁总数百分比表示评价结果，见表3。

表3 罕遇地震作用下梁的性能状态（单位：%）Tab.3 Beam performance status under rare earthquake（unit：%）

由表3中数据可以看出，在各条罕遇水准地面运动激励下处于完好状态下的连梁平均占所有连梁总数的58.3%，轻微损坏的占34.9%，轻中等损坏的占6.5%，中等损坏的占0.3%，没有构件达到较严重破坏和严重破坏。文献［16］在规定完好状态上限值对应的位移角时所采用的性能状态划分标准为混凝土应变达到ε0，钢筋应变达到fy／Es，并将此状态对应的位移角作为屈服位移角来计算后续状态的位移角限值及构件的塑性位移角。在不考虑钢筋锚固滑移和剪切变形的影响下，构件超过完好状态即可认为达到屈服。按照文献［16］的评价方法，各条罕遇水准地面运动激励下进入屈服状态的连梁平均占所有连梁总数的41.7%，在底部数层（1～8层）进入屈服的连梁数量较少，占该层连梁总数0～30%，8层及以上楼层，进入屈服连梁数目较底部楼层相对增多，占该层所有连梁总数约50%。文献［16］中轻中等破坏所对应的构件状态为混凝土保护层未剥落，核心区混凝土完好，加固处理后不影响后续使用；中等破坏对应的状态为构件出现明显塑性变形，功能受损，但在合理花费内仍可修复。本模型中绝大多数梁处于中等破坏以下状态，只有极少部分连梁处于中等破坏状态，可以认为论文分析模型中的连梁的性能状态总体处在可接受范围内。

4.3 剪力墙构件反应分析

1.墙肢正截面性能

本文提取了在7条罕遇水准地面运动激励下Y向所有剪力墙墙元的纤维最大拉应变和最大压应变，考察剪力墙墙元的正截面受力性能，发现：（1）纤维最大压应变均出现在底层，且未超过截面最大承载力对应的混凝土压应变εcu和钢筋受压屈服应变ε′y；（2）纤维最大拉应变一般出现在底层或顶层，部分地震波激励下墙元纤维最大拉应变出现在中上部楼层，且均未超过钢筋受拉屈服应变。每条地震波下结构最大拉应变εt，max、最大压应变εc，max及其与钢筋屈服应变εy和与截面最大承载力对应的混凝土压应变εcu的比值见表4。由表中数据可知，无论受拉还是受压，剪力墙纤维最大应变均未达到上述的最大应变，这表明剪力墙构件正截面均未达到屈服状态且压弯承载力在罕遇水准地面运动激励下仍有较大的裕量。

表4 剪力墙纤维最大拉应变与最大压应变Tab.4 Maximum tension and compressive stress in wall

2.墙肢受剪性能

本文在建模时，假定剪力墙的剪切材料为弹性。实际上，剪力墙在地面运动激励下，墙肢所受剪力有可能超过其受剪承载力。为研究在罕遇水准地面运动激励下墙肢真实的受剪性能，特取每片墙元在时程中平均剪应力最大时刻为抗剪最不利时刻，根据该时刻的平均剪应力计算墙肢截面最大剪力V，同时提取该时刻对应的弯矩M、轴力N，以此V、M、N为抗剪最不利内力组合，并按式（1）计算墙元在该时刻的斜截面受剪承载力Vu。V与Vu的比值用抗剪需求能力比α来表示，α小于1表示该时刻截面实际抗剪能力能够满足在罕遇水准地面运动激励下截面的抗剪需求，大于1则表示该剪力墙实际抗剪能力不能满足抗剪需求，墙元发生剪切破坏。由于受剪承载力是针对罕遇水准激励完成的，故按国内各研究单位的约定，钢筋及混凝土强度均取其平均值（见式（1）中的ftm和fyvm）。平均值根据有关技术规定给出的变异系数由相应标准值经相应换算关系计算。式中其他符号含义详见混规。

本文统计了Y向61面剪力墙在7条罕遇水准地面运动激励下的抗剪需求能力比，发现在1952片墙元中大部分墙元的α小于1；只有部分墙元的α大于1，预示会发生剪切破坏。各条地面运动下α大于1的墙元数量及其占所有墙元数量的比例见表5。

表5 各条地面运动下墙单元剪切破坏情况Tab.5 Shear damage ofwall under earthquakes

若将同一水平位置处的墙元看作一片剪力墙构件，则每个上下贯通的剪力墙墙肢的抗剪需求能力比αw应表示为该墙肢所有楼层墙元抗剪需求能力比的最大值，即：

式中：αi为第i层墙元的抗剪需求能力比。

此时7条地面运动激励下各墙肢αw的平均值在各取值区间的分布见图5。可以看出，αw较多的分布在0.4～0.8区间内，有7片剪力墙αw位于0.8～1.0区间，3片剪力墙的αw超过了1。

图5 7条地震波作用下αw平均值的频数分布Fig.5 Frequency distribution of averageαw under seven earthquakes

对αw的分布规律进行研究发现，αw的大小受墙肢截面高厚比和墙肢所在平面位置影响较大。αw大于0.8的10面剪力墙均为截面最小高宽比小于4的短墙肢；而在αw大于0.7的17面剪力墙中，有16面为短墙肢；且对αw大于1即有可能发生剪切破坏的墙肢进行研究发现，这些墙肢中有可能发生剪切破坏的墙元均位于结构最外侧轴线上第2～7片墙肢（即图1中Wall1-2～Wall1-7和Wall12-2～Wall12-7）底部加强部位以上部位对应的楼层。

针对αw的分布规律，现以RSN358地面运动激励下αw为0.81的Wall12-1和αw为1.18可能发生剪切破坏的Wall12-4为例探究不同墙肢抗剪性能的差异。Wall12-1和Wall12-4在平面中的位置见图1，截面高度分别为4100mm和800mm，两片剪力墙在同一楼层内的截面厚度均相同，1～15层为300mm，16～25层为250mm，26～32层为200mm。两片剪力墙水平钢筋配筋率见表6。

抗震剪力墙水平抗剪钢筋配筋率应由抗规规定的地震作用与其他各种荷载组合后计算出的抗剪最不利内力组合，并考虑剪力放大后墙肢所需要的抗剪承载力来确定，但在本文所采用的模型中，由SATWE计算出的每片剪力墙所需要的抗剪钢筋数量均为0，即本文所用模型剪力墙抗剪钢筋配筋率完全由构造措施控制。对于如Wall12-1一类的长墙肢，除底部加强部位水平钢筋配筋率较大外，其他各层水平钢筋配筋率均略大于规范规定的一级抗震等级剪力墙结构最小水平钢筋配筋率0.25%。对于如Wall12-4一类的短墙肢，在计算不需要配置抗剪钢筋时，其起抗剪作用的钢筋为边缘构件箍筋中沿剪力作用方向的箍肢。抗规规定了约束边缘构件的配箍特征值；而对构造边缘构件则规定了箍筋最小直径和最大间距。Wall12-4约束边缘构件的实际配箍量在抗规规定的基础上稍有放大。

表6 剪墙水平钢筋配筋率（单位：%）Tab.6 Shear wall horizontal steel reinforcement ratio（unit：%）

Wall12-1和Wall12-4的α沿楼层的分布如图6所示。Wall12-1和Wall12-4最大剪力V和对应时刻抗剪承载力Vu沿楼层的分布分别见图7a和图7b。因为Wall12-1在罕遇水准地面运动激励下，剪力和抗剪承载力沿楼层下降较为同步，故抗剪需求能力比沿楼层分布较均匀，各楼层墙元α均小于1；Wall12-4最大剪力沿楼层升高虽有所下降，但下降程度有限，而抗剪承载力沿楼层不断下降，最大剪力与抗剪承载力的变化趋势不同步，在开始进入构造边缘构件的对应楼层因抗剪钢筋减少使得抗剪承载力降低后，α增大至大于1，使得剪力墙有可能发生剪切破坏。

图6 Wall12-1和Wall12-4α沿楼层的分布Fig.6 Distribution ofαin Wall12-1 and Wall12-4 along floors

图7 最大剪力和对应时刻抗剪承载力沿楼层的分布Fig.7 Maximum shear force and corresponding shear resisting capacity

从上述对墙肢Wall12-1和Wall12-4配筋方式和罕遇水准地面运动激励下的受力特点的分析中可以得出，罕遇水准地面运动激励下短墙肢更容易发生剪切破坏，原因主要为：在配筋构造上，由于墙肢较短，按照我国规范规定的边缘构件构造配筋方式，短墙肢的整个截面均属于箍筋范围以内的区域，其抗剪钢筋的配置主要取决于边缘构件的构造要求；在受力上，罕遇水准地面运动激励下短墙肢的平均剪应力并不像长墙肢一样表现出沿楼层升高逐渐下降的趋势。

为了满足建筑设计和抗侧刚度要求，带短翼墙的L形、槽形和Z型截面剪力墙墙肢在结构布置中广泛应用。这类墙肢往往在一个方向有高宽比较大的墙肢截面，而与长墙肢相交方向的墙肢截面高宽比则较小。在强地面运动激励下，按照文献［5，8］相关规定设计的长墙肢研究充分，经分析其抗震承载力能够满足要求；但对于此类剪力墙截面中短墙肢的受力特点和构造措施有效性的研究非常少。此类墙肢由于其一个方向有截面高宽比较大的墙肢，设计人员在设计时一般并不会按照文献［5，8］对截面高宽比较小墙肢的有关规定，即按照柱子或短肢剪力墙的要求进行计算和构造处理，而一般只是按照普通剪力墙构造要求对其进行设计，这就使得短翼墙方向墙肢在罕遇水准激励下的受力非常不利。

在其他影响因素确定的情况下，若要提高短墙肢剪力墙的抗剪承载力，最有效的方法即为增加沿剪力作用方向的抗剪钢筋的数量。本文对可能发生剪切破坏的墙肢的水平抗剪钢筋配筋率进行调整，发现当水平抗剪钢筋配筋率取为0.6%时，原本在罕遇水准地面运动激励下α大于1的墙元中90%的墙元α下降至小于1。故本文作者建议，当采用带短翼墙的墙肢时，在满足规范对边缘构件的相关规定后，尚应保证短墙肢的水平抗剪钢筋配筋率不小于0.6%。

4.4 罕遇水准地面运动激励下一级抗震等级剪力墙结构性能总结

我国规范对抗震钢筋混凝土剪力墙结构的主要设计步骤可概括为：首先，在小震水准的地震作用下获取用于截面抗震承载力设计的最不利内力组合；对连梁按照一般抗震设计方法进行正截面设计；然后将其组合剪力乘以增大系数，完成抗震抗剪承载力设计，并配置相应的抗剪钢筋，以保证其在充分发挥延性能力条件下的抗剪能力；对墙肢则除应按常规方法完成抗震正截面设计外，尚应将其底部加强部位的剪力乘以相应增大系数并进行受剪承载力设计（一级抗震等级墙肢在截面设计时尚需对底部加强部位以上部位乘以弯矩增大系数及相应的剪力增大系数）；同时，使剪力墙底部加强部位及其上一层的约束边缘构件中的纵筋和箍筋分别满足规范规定的最小配筋率、最小配箍率和其他构造要求，以保证剪力墙各部位的承载能力和底部加强部位延性能力的发挥。此外，还需通过楼盖与墙肢和连梁、墙肢之间以及墙肢和基础间的抗震配筋措施保证其连接的有效性和结构的整体性。

完成了抗震设计的钢筋混凝土剪力墙结构在罕遇水准地面运动激励下形成的理想耗能机制应是，在保证结构弹塑性位移满足规范要求的前提下，连梁首先进入屈服并通过塑性变形耗散地震能量；剪力墙不出铰或尽量晚出铰，并将剪力墙的潜在屈服区严格控制在底部加强区范围内；然后通过构造措施保证梁端和剪力墙底部可能出现较大塑性变形部位的延性；同时保证连梁和剪力墙不发生脆性剪切破坏。

通过以上分析可以看出，论文中所选以细长连梁为主，没有过多的长墙肢，楼板和墙肢连梁连接合理的8度0.2g区一级抗震等级钢筋混凝土剪力墙结构在罕遇水准地面运动激励下的表现为：结构进入塑性，塑性耗能大约占总能量的40%～50%；在不考虑剪力墙剪切破坏的情况下，结构的塑性耗能主要是由连梁的塑性变形实现的，参与到塑性变形的连梁占全部连梁总数的40%左右，连梁的损伤情况大部分在可以修复的范围内；剪力墙纤维最大应变均未超过截面达到最大承载力所对应的混凝土应变和钢筋屈服应变，剪力墙正截面承载力仍存在较大的安全储备；但此时部分短墙肢的底部加强区以上部分的抗剪承载力已不能满足抗剪需求，有可能发生严重剪切损伤甚至损毁。

综上所述，可认为严格按照我国规范设计的平面和竖向布置均规则合理的高层钢筋混凝土剪力墙结构，在罕遇水准激励下结构整体性能、连梁的延性性能以及剪力墙的正截面承载力均能够达到在罕遇水准下的要求，影响剪力墙结构形成理想耗能机制的最主要不足为部分剪力墙特别是短小墙肢底部加强部位以上部分的抗剪能力不足，建议对短墙肢加强抗震构造措施。

5 结论

通过对按照我国规范设计的8度0.2g区一级抗震等级规则钢筋混凝土剪力墙结构的设计研究和非弹性动力反应分析，可得到如下结论：

1.在罕遇水准地面运动激励下结构进入塑性，结构塑性变形特征为弯剪型，塑性耗能大约占总能量的40%～50%；

2.在不考虑剪力墙剪切破坏的情况下，结构的塑性耗能主要由连梁的塑性变形实现，参与到塑性变形的连梁损伤情况大部分在可以修复的范围内；

3.剪力墙纤维最大应变均未超过混凝土极限压应变和钢筋屈服应变，正截面承载力仍存在较大的安全储备；

4.在罕遇水准地面运动激励下，带短翼墙的L形、槽形和Z形截面剪力墙墙肢短墙肢方向的受力非常不利。因此建议，当采用此类墙肢时，在满足规范对边缘构件的相关规定后，尚应保证短墙肢沿其轴线方向的水平抗剪钢筋配筋率不小于0.6%。

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