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本文作者：聶建國1朱力1樊健生1范重2劉學林2作者單位：1清華大學2中國建筑設計研究院

試驗現象

各試件試驗過程和現象分別見表2、表3和表4，由表可知，盡管通過加勁肋對開洞部位進行補強，但是洞口角部仍然容易出現斷裂，但對試件整體抗震性能影響不顯著;中柱的設置明顯限制鋼板屈曲條帶的發展，能有效提高試件的整體穩定承載力。各試件整體破壞形態見圖6。

試驗結果及分析

1荷載-位移滯回曲線

試件水平荷載-頂點位移(P-Δ)滯回曲線如圖8所示，水平荷載-頂點位移(P-Δ)骨架曲線如圖9所示。由圖8和圖9可知:1)各試件的滯回曲線均比較飽滿，表現出良好的延性和耗能能力。2)試件SPSW-1在加載后期東側柱受壓屈曲，導致負向加載時荷載下降較明顯;試件SPSW-3在加載后期西側柱跟和墻跟與底板的焊縫連接處開裂，從而釋放部分能量，導致荷載出現了一定程度的下降。但在實際工程中不會發生這些情況，因此可以確定該類鋼板剪力墻結構在達到極限狀態時，承載力、耗能和延性等抗震性能可以保持在很高的水平。3)試件SPSW-1的剛度和承載力明顯低于試件SPSW-2，說明開洞會削弱結構的剛度和承載力。4)試件SPSW-3的剛度和承載力明顯高于試件SPSW-1，與試件SPSW-2的剛度和承載力相當，說明設置中柱提高了試件的剛度和承載力;試件SPSW-3荷載-位移滯回曲線較飽滿，說明中柱有效抑制了屈曲拉力帶的擴展，抑制了鋼板屈曲后的平面外變形，提高了試件的耗能能力。5)在彈性工作階段時，試件的平面外變形不明顯，說明布置在墻板和洞口周圍的加勁肋顯著提高了結構的穩定承載力，洞口周圍布置加勁肋具有很好的開洞補強效應。

2剪力-剪切變形滯回曲線

根據文獻［12-13］的研究結果，鋼板剪力墻結構的側向荷載主要由腹板承擔，因而近似認為墻板承擔了全部水平剪力。對于試件SPSW-3，因墻板開洞降低了墻板的抗剪剛度，但洞口周圍布置加勁肋起到了良好的補強效應，可近似認為開洞墻板與不開洞墻板承擔相同的剪力。墻板的剪切變形可根據文獻［14］計算得到，由于墻板受到的水平剪力沿高度方向不變，近似等于加載端荷載，墻板剪切變形的發展只與其承擔的水平剪力有關，因而剪切變形沿墻板高度方向變化很小。圖10給出了各試件第3層墻板的剪力-剪切變形滯回曲線。由圖10可知:1)試件SPSW-1的抗剪剛度明顯小于試件SPSW-2的抗剪剛度，說明開洞會顯著影響墻板的抗剪剛度。2)正向加載時，試件SPSW-1第3層墻板的剪切變形不斷發展，遠大于負向加載時的剪切變形，其原因是洞口周圍布置了加勁肋，在其附近區域的墻板剛度較其余位置的墻板剛度顯著增強，正向加載時遠離洞口區域的墻板受壓屈曲，墻板的抗剪剛度減弱，有利于剪切變形的發展;負向加載時洞口區域墻板受壓、遠離洞口區域的墻板受拉，由于加勁肋的補強效應，洞口區域的墻板剛度較大，不易受壓屈曲，負向加載時墻板的受力性能優于正向加載時的受力性能，因此墻板的剪切變形會在正向加載時不斷發展。3)試件SPSW-2的墻板不開洞，由于幾何對稱性，第3層墻板剪切變形的發展在正負向加載時基本對稱。4)試件SPSW-3第3層開洞墻板的剪切變形大于不開洞墻板的剪切變形，說明洞口加勁肋的補強效應尚不能完全彌補開洞對墻板抗剪剛度的削弱影響。

3特征荷載和位移

文獻［14］給出了確定試件特征荷載和位移的方法，如圖11所示。根據文獻［14］并結合試件的水平荷載-頂點位移骨架曲線，表5給出了3個鋼板剪力墻試件的特征荷載和位移。位移延性系數μ為極限位移Δu和屈服位移Δy之比，其中極限位移Δu取為荷載降至85%Pm(Pm為極限荷載)對應的位移。由表可知，每個試件正負向加載的極限荷載基本相等，試件SPSW-1的極限荷載明顯小于試件SPSW-2、SPSW-3。各試件的位移延性系數都在2.0以上，延性較好。需要說明的是，試件底板焊縫受拉開裂影響了試件延性的發揮，但實際工程中不會有這種情況發生，可保證鋼板剪力墻結構具有良好的延性和抗震性能。

4承載力退化

圖12為試件承載力退化情況，由圖可知:在正向加載過程中，3個試件的承載力退化曲線波動較小，都在0.9以上;負向加載時，試件SPSW-1的鋼管混凝土柱受壓屈曲、試件SPSW-3的柱腳焊縫受拉開裂，試件的承載力會顯著降低，因此負向加載后期，試件SPSW-1、SPSW-3的承載力退化系數明顯減小。

5剛度退化

在位移幅值不變的條件下，結構或構件的剛度隨反復加載次數的增加而降低的特性稱為剛度退化，可取同級變形下的環線剛度K1表示。環線剛度的定義見文獻［15］。試件的剛度退化情況如圖13所示，由圖可知，試件SPSW-2和SPSW-3比SPSW-1具有更高的剛度，并且各試件在整個加載過程中剛度退化持續、均勻、穩定。

6耗能能力

試件的耗能能力通常以荷載-位移滯回曲線所包圍的面積來衡量。圖14a為試件的耗能E-循環次數n曲線，圖14b為試件的累積耗能ΣE-循環次數n曲線。采用等效黏滯阻尼系數he表征試件的耗能特性，等效黏滯阻尼系數he的計算參見文獻［14］。試件的等效黏滯阻尼系數-循環次數曲線如圖14c所示。由圖14c可知，隨著循環數的增加，試件的耗能能力均有持續明顯的提高，但在加載后期由于焊縫開裂，試件SPSW-3的耗能能力逐漸下降。