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摘 要：在我国高层建筑中，常用的抗侧力构件为剪力墙，剪力墙被广泛应用在地震高发区。现有的研究表明，钢筋混凝土剪力墙的损坏的主要原因取决于剪力墙的延性和耗能能力。在工程预算基本相同的情况下，设置边缘构件能提高剪力墙的受力性能和抗震性能，因此带边缘构件的剪力墙具有較好的发展空间和前景。本文主要使用有限元软件研究带边缘构件剪力墙的抗震性能，并且分析影响剪力墙抗震性能的主要参数。
关键词：剪力墙;抗震性能;主要参数
影响剪力墙破坏的因素有很多，想要得到精确地计算结果难度非常大，我们一般通过引入多个参数变量简化计算，来获取较精确的计算结果。但是，我们混凝土结构中参数非常多，而且各个参数间关系比较复杂，不好得到与之对应的精确结果。所以，往往在结构的有限元分析中，要对参数进行不断调试，慢慢得到与试验相对应的精确结果。参数选择合理后，结果才会接近实际工程中，最后有限元模型建立合理。
1.抗震性能指标
1.1承载能力
随着荷载的增加，结构从屈服阶段并进入到弹塑性阶段，由于混凝土材料是非线性的，所以结构的荷载位移曲线没有明显的屈服点。目前有三种方法[1]可以求得构件的屈服承载力：等效屈服法、能量等值法和几何作图法。
在求屈服承载力时采用的是几何作图法。是利用几何作图法求屈服荷载。Pu为构件的峰值承载力的大小，M为构件的峰值点。首先在曲线中找出0.75Pu点，将此点与原点O相连，这条线即为割线。过点M做一条水平线与割线相交于点A，再过A点做一条铅垂线与曲线相交于点N。N点对应的水平力为屈服承载力。峰值承载力为荷载-位移曲线上最高点所对应的水平承载力，可以直接从曲线上读取数据。极限承载力的确定如图3.2所示，试件的峰值承载力为Pu。取曲线下降段承载力为0.85Pu所对应的位移为极限位移，对应点的承载力为极限承载力
1.2刚度与延性
（1）刚度
刚度反映出结构或构件抵抗变形的能力[2]。本文将以割线刚度来研究剪力墙模型在水平向反复加载过程中，其刚度变化的规律。剪力墙的刚度如式（1-1）所示。
2.带边缘构件剪力墙参数分析
2.1轴压比影响
在地震作用下，剪力墙需要有足够的刚度来抵御地震，还要有比较好的耗能能力来减小地震作用带来损伤。然而轴压比在剪力墙抗震性能中是极为重要的影响因素。现有的研究表明[4]：在其他参数条件不变下，在低轴压比下，增大轴压比，其延性和耗能能力基本不变或者略微上升。在高轴压比下，剪力墙塑性变形和延性会有所下降。
（1）轴压比对位移延性的影响
轴压比不大于0.5时，随着轴压比的增大，试件的承载力都会增大，但是构件的极限位移是减小，峰值荷载变化幅度不是太大。随着轴压比的增大，极限位移角减小，试件的延性降低[8]。说明边缘构件的主要作用是提高试件承载能力，试件的延性会有所下降。所以，适当增大轴压比，可以提高试件峰值承载能力，但试件的延性有所降低。
（2）轴压比对刚度退化的影响
刚度反映构件抵抗变形的能力，试件的刚度退化曲线走势基本一致[5]。5个试件的刚度变化幅度很小。从开始加载到试件屈服，刚度退化最快;从试件屈服到达峰值承载力，刚度斜率变得相对平稳，刚度退化速度减慢;试件破坏时，达到最小刚度。随轴压比的增大，刚度是慢慢变大，幅度并不明显。说明轴压比的大小对剪力墙的刚度退化影响很小。
2.2混凝土强度影响
（1）混凝土强度对承载能力的影响
随着边缘构件的混凝土强度提高，试件极限承载力接近线性增加。分析原因：破坏时，边缘构件的受拉纵筋达到极限拉应变，受压区底部混凝土压碎。提高边缘构件的混凝土抗压强度，同时提高了试件的极限承载力，在薄弱区域加强混凝土强度有利于抗震性能的提高。
（2）混凝土强度对刚度退化的影响
所有试件的刚度退化曲线走势基本一致[6]。从开始加载到试件屈服阶段，刚度退化最大;从屈服阶段到峰值承载力，刚度退化速度减慢;从屈服阶段到试件破坏阶段，混凝土等级提高，试件刚度提高并不明显;所以，当混凝土强度等级提高，在屈服阶段之前，刚度无明显变化。在试件进入屈服阶段以后，对应试件的刚度是变大的。
2.3边缘构件配筋率影响
（1）混凝土强度对位移延性的影响
位移延性系数是构件极限位移/屈服位移的比值[7]。随着边缘构件配筋率的增大，延性系数曲线的趋势一直在减小。这说明边缘构件的纵筋配筋率是有一定的限值，不能一味的增大配筋率，还要考虑构件延性的降低。所以，设置合适的边缘构件的配筋率，才能使剪力墙的延性达到抗震要求。
（2）边缘构件的配筋率对刚度退化的影响
所有试件的刚度退化曲线走势基本一致。从开始加载到试件屈服阶段，刚度退化最大;从屈服阶段到峰值承载力，刚度退化速度减慢;从屈服阶段到试件破坏阶段，混凝土等级提高，试件刚度提高并不明显;所以，当混凝土强度等级提高，在屈服阶段之前，刚度无明显变化。在试件进入屈服阶段以后，对应试件的刚度是变大的。
3 结语
（1）轴压比是影响剪力墙抗震性能的重要参数。随着轴压比的增大，剪力墙的峰值承载力和塑性阶段刚度都有较明显提升。但同时，曲线的下降段越来越陡峭，说明轴压比过大，对剪力墙的变形能力有影响，会降低其延性。所以，为了使边缘构件剪力墙有较大的承载能力和刚度，同时也不会降低剪力墙的延性，需要限值其轴压比的大小。
（2）随着边缘构件的混凝土强度提高，试件极限承载力接近线性增加。分析原因：破坏时，边缘构件的受拉纵筋达到极限拉应变，受压区底部混凝土压碎。提高边缘构件的混凝土抗压强度等级，实质是提高试件的极限承载力，在薄弱区域加强混凝土强度更有利于抗震性能的提高。
（3）边缘构件的配筋率对剪力墙的抗震性能有着重要的影响，增大边缘构件柱里的配筋率，在弹性阶段对刚度几乎没有影响，但可以提高剪力墙的峰值承载力和弹塑性阶段的刚度;随着边缘约束构件纵筋配筋率的增大，延性系数一直是下降的趋势。
参考文献
[1]章红梅，吕西林，鲁亮. 边缘约束构件对钢筋混凝土剪力墙抗震性能的影响[J].地震工程与工程振动，2007，（01）：92-98.
[2]龚治国，吕西林，姬守中. 不同边缘构件约束剪力墙抗震性能试验研究[J].结构工程师， 2006，（01）：56-61.
[3]孙金墀，关启勋. 钢筋砼有边框柱剪力墙的强度与变形性能[J].建筑结构学报，1988，（06）：17-29.
[4]张松，吕西林，章红梅. 钢筋混凝土剪力墙配箍参数设计方法试验研究[J].结构工程师，2009，25（01）：83-89.
[5]韦宏，龚正为，方小丹. 一字形短肢剪力墙结构抗震性能试验研究[J].建筑结构，2010，40（03）：71-74.
[6]肖飞. 不同轴压比下再生混凝土高剪力墙试验研究[D]. 合肥工业大学， 2012.
[7]张程华. 中高层生态复合墙混合结构计算理论与设计方法研究[D].西安建筑科技大学， 2013.
[8]王先铁，马尤苏夫，郝际平. 钢板剪力墙边缘构件的计算方法研究[J].工程力学，2014，31（08）：175-182.
关键词：剪力墙;抗震性能;主要参数
影响剪力墙破坏的因素有很多，想要得到精确地计算结果难度非常大，我们一般通过引入多个参数变量简化计算，来获取较精确的计算结果。但是，我们混凝土结构中参数非常多，而且各个参数间关系比较复杂，不好得到与之对应的精确结果。所以，往往在结构的有限元分析中，要对参数进行不断调试，慢慢得到与试验相对应的精确结果。参数选择合理后，结果才会接近实际工程中，最后有限元模型建立合理。
1.抗震性能指标
1.1承载能力
随着荷载的增加，结构从屈服阶段并进入到弹塑性阶段，由于混凝土材料是非线性的，所以结构的荷载位移曲线没有明显的屈服点。目前有三种方法[1]可以求得构件的屈服承载力：等效屈服法、能量等值法和几何作图法。
在求屈服承载力时采用的是几何作图法。是利用几何作图法求屈服荷载。Pu为构件的峰值承载力的大小，M为构件的峰值点。首先在曲线中找出0.75Pu点，将此点与原点O相连，这条线即为割线。过点M做一条水平线与割线相交于点A，再过A点做一条铅垂线与曲线相交于点N。N点对应的水平力为屈服承载力。峰值承载力为荷载-位移曲线上最高点所对应的水平承载力，可以直接从曲线上读取数据。极限承载力的确定如图3.2所示，试件的峰值承载力为Pu。取曲线下降段承载力为0.85Pu所对应的位移为极限位移，对应点的承载力为极限承载力
1.2刚度与延性
（1）刚度
刚度反映出结构或构件抵抗变形的能力[2]。本文将以割线刚度来研究剪力墙模型在水平向反复加载过程中，其刚度变化的规律。剪力墙的刚度如式（1-1）所示。
2.带边缘构件剪力墙参数分析
2.1轴压比影响
在地震作用下，剪力墙需要有足够的刚度来抵御地震，还要有比较好的耗能能力来减小地震作用带来损伤。然而轴压比在剪力墙抗震性能中是极为重要的影响因素。现有的研究表明[4]：在其他参数条件不变下，在低轴压比下，增大轴压比，其延性和耗能能力基本不变或者略微上升。在高轴压比下，剪力墙塑性变形和延性会有所下降。
（1）轴压比对位移延性的影响
轴压比不大于0.5时，随着轴压比的增大，试件的承载力都会增大，但是构件的极限位移是减小，峰值荷载变化幅度不是太大。随着轴压比的增大，极限位移角减小，试件的延性降低[8]。说明边缘构件的主要作用是提高试件承载能力，试件的延性会有所下降。所以，适当增大轴压比，可以提高试件峰值承载能力，但试件的延性有所降低。
（2）轴压比对刚度退化的影响
刚度反映构件抵抗变形的能力，试件的刚度退化曲线走势基本一致[5]。5个试件的刚度变化幅度很小。从开始加载到试件屈服，刚度退化最快;从试件屈服到达峰值承载力，刚度斜率变得相对平稳，刚度退化速度减慢;试件破坏时，达到最小刚度。随轴压比的增大，刚度是慢慢变大，幅度并不明显。说明轴压比的大小对剪力墙的刚度退化影响很小。
2.2混凝土强度影响
（1）混凝土强度对承载能力的影响
随着边缘构件的混凝土强度提高，试件极限承载力接近线性增加。分析原因：破坏时，边缘构件的受拉纵筋达到极限拉应变，受压区底部混凝土压碎。提高边缘构件的混凝土抗压强度，同时提高了试件的极限承载力，在薄弱区域加强混凝土强度有利于抗震性能的提高。
（2）混凝土强度对刚度退化的影响
所有试件的刚度退化曲线走势基本一致[6]。从开始加载到试件屈服阶段，刚度退化最大;从屈服阶段到峰值承载力，刚度退化速度减慢;从屈服阶段到试件破坏阶段，混凝土等级提高，试件刚度提高并不明显;所以，当混凝土强度等级提高，在屈服阶段之前，刚度无明显变化。在试件进入屈服阶段以后，对应试件的刚度是变大的。
2.3边缘构件配筋率影响
（1）混凝土强度对位移延性的影响
位移延性系数是构件极限位移/屈服位移的比值[7]。随着边缘构件配筋率的增大，延性系数曲线的趋势一直在减小。这说明边缘构件的纵筋配筋率是有一定的限值，不能一味的增大配筋率，还要考虑构件延性的降低。所以，设置合适的边缘构件的配筋率，才能使剪力墙的延性达到抗震要求。
（2）边缘构件的配筋率对刚度退化的影响
所有试件的刚度退化曲线走势基本一致。从开始加载到试件屈服阶段，刚度退化最大;从屈服阶段到峰值承载力，刚度退化速度减慢;从屈服阶段到试件破坏阶段，混凝土等级提高，试件刚度提高并不明显;所以，当混凝土强度等级提高，在屈服阶段之前，刚度无明显变化。在试件进入屈服阶段以后，对应试件的刚度是变大的。
3 结语
（1）轴压比是影响剪力墙抗震性能的重要参数。随着轴压比的增大，剪力墙的峰值承载力和塑性阶段刚度都有较明显提升。但同时，曲线的下降段越来越陡峭，说明轴压比过大，对剪力墙的变形能力有影响，会降低其延性。所以，为了使边缘构件剪力墙有较大的承载能力和刚度，同时也不会降低剪力墙的延性，需要限值其轴压比的大小。
（2）随着边缘构件的混凝土强度提高，试件极限承载力接近线性增加。分析原因：破坏时，边缘构件的受拉纵筋达到极限拉应变，受压区底部混凝土压碎。提高边缘构件的混凝土抗压强度等级，实质是提高试件的极限承载力，在薄弱区域加强混凝土强度更有利于抗震性能的提高。
（3）边缘构件的配筋率对剪力墙的抗震性能有着重要的影响，增大边缘构件柱里的配筋率，在弹性阶段对刚度几乎没有影响，但可以提高剪力墙的峰值承载力和弹塑性阶段的刚度;随着边缘约束构件纵筋配筋率的增大，延性系数一直是下降的趋势。
参考文献
[1]章红梅，吕西林，鲁亮. 边缘约束构件对钢筋混凝土剪力墙抗震性能的影响[J].地震工程与工程振动，2007，（01）：92-98.
[2]龚治国，吕西林，姬守中. 不同边缘构件约束剪力墙抗震性能试验研究[J].结构工程师， 2006，（01）：56-61.
[3]孙金墀，关启勋. 钢筋砼有边框柱剪力墙的强度与变形性能[J].建筑结构学报，1988，（06）：17-29.
[4]张松，吕西林，章红梅. 钢筋混凝土剪力墙配箍参数设计方法试验研究[J].结构工程师，2009，25（01）：83-89.
[5]韦宏，龚正为，方小丹. 一字形短肢剪力墙结构抗震性能试验研究[J].建筑结构，2010，40（03）：71-74.
[6]肖飞. 不同轴压比下再生混凝土高剪力墙试验研究[D]. 合肥工业大学， 2012.
[7]张程华. 中高层生态复合墙混合结构计算理论与设计方法研究[D].西安建筑科技大学， 2013.
[8]王先铁，马尤苏夫，郝际平. 钢板剪力墙边缘构件的计算方法研究[J].工程力学，2014，31（08）：175-182.