再生混凝土雙肢剪力墻抗震性能：試驗(yàn)與理論的深度剖析一、引言1.1研究背景與意義隨著城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，建筑行業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，與此同時(shí)，建筑垃圾的產(chǎn)生量也與日俱增。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)每年產(chǎn)生的建筑垃圾高達(dá)數(shù)億噸，其中廢棄混凝土占據(jù)了相當(dāng)大的比例。這些廢棄混凝土若得不到妥善處理，不僅會(huì)占用大量寶貴的土地資源，還可能對(duì)土壤、水源等生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。在此背景下，再生混凝土作為一種新型綠色建筑材料應(yīng)運(yùn)而生。再生混凝土是將廢棄混凝土塊經(jīng)過破碎、清洗、分級(jí)等一系列處理后，部分或全部替代天然骨料，再與水泥、水等配料按一定比例混合攪拌而成的新型混凝土。這種材料的出現(xiàn)，一方面為廢棄混凝土的資源化利用提供了有效途徑，有助于減少建筑垃圾對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，推動(dòng)建筑行業(yè)朝著綠色、可持續(xù)的方向發(fā)展；另一方面，在一定程度上緩解了天然骨料日益短缺的問題，降低了建筑材料的生產(chǎn)成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。近年來，再生混凝土的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸從非承重結(jié)構(gòu)拓展到橋梁、道路、高層建筑等承重結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，其市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng)，發(fā)展前景十分廣闊。雙肢剪力墻作為高層建筑結(jié)構(gòu)中常用的抗側(cè)力構(gòu)件，具有良好的承載能力和抗側(cè)剛度，能夠有效地抵抗地震、風(fēng)荷載等水平作用，保障建筑物在自然災(zāi)害中的安全。在實(shí)際工程中，雙肢剪力墻的應(yīng)用極為廣泛，尤其在地震頻發(fā)地區(qū)，其抗震性能直接關(guān)系到建筑物的安全和人民生命財(cái)產(chǎn)的安危。然而，傳統(tǒng)的雙肢剪力墻多采用普通混凝土建造，在面對(duì)大量建筑垃圾和資源短缺的現(xiàn)實(shí)問題時(shí)，研究采用再生混凝土制作雙肢剪力墻具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)再生混凝土雙肢剪力墻抗震性能的研究，是推動(dòng)再生混凝土在建筑結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者已對(duì)再生混凝土和雙肢剪力墻分別開展了大量研究，但針對(duì)再生混凝土雙肢剪力墻抗震性能的系統(tǒng)性研究仍相對(duì)不足。深入探究再生混凝土雙肢剪力墻在地震作用下的力學(xué)性能、破壞機(jī)制和抗震性能，不僅能夠?yàn)樵偕炷猎诳拐鸾Y(jié)構(gòu)中的應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)和技術(shù)支持，進(jìn)一步豐富和完善再生混凝土結(jié)構(gòu)的理論體系；而且對(duì)于指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)，提高建筑物在地震中的安全性和可靠性，減少地震災(zāi)害造成的損失具有重要的工程實(shí)際意義。同時(shí)，這也符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和綠色建筑發(fā)展理念，有助于促進(jìn)建筑行業(yè)的節(jié)能減排和資源循環(huán)利用，為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)做出積極貢獻(xiàn)。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在再生混凝土方面，國(guó)外對(duì)再生混凝土的研究起步較早。20世紀(jì)中葉，一些發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、日本、德國(guó)等就開始關(guān)注廢棄混凝土的資源化利用問題，并逐步開展了再生混凝土的相關(guān)研究。早期的研究主要集中在再生骨料的性能特點(diǎn)以及再生混凝土的基本力學(xué)性能方面。隨著研究的不斷深入，對(duì)再生混凝土耐久性、工作性能以及微觀結(jié)構(gòu)等方面的研究也逐漸增多。例如，美國(guó)在再生混凝土的生產(chǎn)工藝和工程應(yīng)用方面進(jìn)行了大量實(shí)踐，研發(fā)出多種先進(jìn)的再生骨料加工設(shè)備和技術(shù)，有效提高了再生骨料的質(zhì)量和性能。日本則在再生混凝土的耐久性研究方面取得了顯著成果，通過優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)和摻加外加劑等措施，顯著改善了再生混凝土的耐久性，使其能夠滿足一些對(duì)耐久性要求較高的工程應(yīng)用。國(guó)內(nèi)對(duì)再生混凝土的研究始于20世紀(jì)80年代，雖然起步相對(duì)較晚，但發(fā)展迅速。眾多科研機(jī)構(gòu)和高校積極參與到再生混凝土的研究中，取得了一系列重要成果。在再生骨料強(qiáng)化處理技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)學(xué)者提出了多種有效的方法，如物理強(qiáng)化法（機(jī)械研磨、水沖洗等）和化學(xué)強(qiáng)化法（表面涂層、摻加活性礦物摻合料等），通過這些方法改善了再生骨料的性能，進(jìn)而提高了再生混凝土的質(zhì)量。在再生混凝土配合比設(shè)計(jì)方面，也進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究和理論分析，建立了一些適合我國(guó)國(guó)情的配合比設(shè)計(jì)方法和模型，為再生混凝土的工程應(yīng)用提供了有力的技術(shù)支持。在雙肢剪力墻抗震性能研究領(lǐng)域，國(guó)外學(xué)者主要側(cè)重于對(duì)不同結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)造措施的雙肢剪力墻進(jìn)行試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬分析。例如，通過足尺試驗(yàn)研究不同連梁跨高比、墻肢長(zhǎng)度比等參數(shù)對(duì)雙肢剪力墻抗震性能的影響，揭示其在地震作用下的破壞機(jī)制和變形特征。同時(shí)，利用有限元軟件對(duì)雙肢剪力墻進(jìn)行精細(xì)化模擬，深入分析結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力分布和應(yīng)變發(fā)展規(guī)律，為雙肢剪力墻的抗震設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。國(guó)內(nèi)對(duì)雙肢剪力墻抗震性能的研究也較為深入。一方面，開展了大量的試驗(yàn)研究，包括低周反復(fù)加載試驗(yàn)、擬動(dòng)力試驗(yàn)等，研究不同軸壓比、配筋率、暗柱形式等因素對(duì)雙肢剪力墻抗震性能的影響。另一方面，在理論研究方面，建立了多種雙肢剪力墻的力學(xué)分析模型和抗震設(shè)計(jì)方法，如基于塑性鉸理論的設(shè)計(jì)方法、考慮結(jié)構(gòu)非線性的設(shè)計(jì)方法等，這些理論成果為雙肢剪力墻在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供了重要的指導(dǎo)。然而，針對(duì)再生混凝土雙肢剪力墻抗震性能的研究相對(duì)較少。張亞齊、曹萬林等人進(jìn)行了3個(gè)1：4縮尺的四層雙肢剪力墻模型抗震性能的對(duì)比試驗(yàn)，連梁跨高比為1.5。模型1為普通混凝土雙肢剪力墻，模型2為全再生混凝土雙肢剪力墻，模型3為底部?jī)蓪悠胀ɑ炷痢⑸喜績(jī)蓪釉偕炷岭p肢剪力墻。分析結(jié)果表明，與普通混凝土雙肢剪力墻相比，全再生混凝土雙肢剪力墻的抗震性能略差，底部?jī)蓪悠胀ɑ炷?、上部?jī)蓪釉偕炷恋碾p肢剪力墻與普通混凝土雙肢剪力墻抗震性能接近，并建立了再生混凝土雙肢剪力墻的承載力計(jì)算模型，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。但目前關(guān)于再生混凝土雙肢剪力墻的研究存在局限性，大多數(shù)研究?jī)H停留在試驗(yàn)階段，缺乏對(duì)其抗震性能的系統(tǒng)理論分析和深入的數(shù)值模擬研究。研究參數(shù)不夠全面，對(duì)于再生骨料取代率、再生混凝土強(qiáng)度等級(jí)、雙肢剪力墻的高寬比、連梁的配筋形式等多因素耦合作用下的抗震性能研究較少。在實(shí)際工程應(yīng)用方面，缺乏相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致再生混凝土雙肢剪力墻在工程中的推廣應(yīng)用受到一定限制。1.3研究?jī)?nèi)容與方法本研究主要從試驗(yàn)和理論分析兩個(gè)方面展開，全面深入地探究再生混凝土雙肢剪力墻的抗震性能，具體內(nèi)容如下：再生混凝土雙肢剪力墻抗震性能試驗(yàn)研究：設(shè)計(jì)并制作多個(gè)再生混凝土雙肢剪力墻試件，同時(shí)設(shè)置普通混凝土雙肢剪力墻試件作為對(duì)比參照組。嚴(yán)格控制試驗(yàn)變量，包括再生骨料取代率、再生混凝土強(qiáng)度等級(jí)、雙肢剪力墻的高寬比、連梁的配筋形式等，以便全面分析各因素對(duì)再生混凝土雙肢剪力墻抗震性能的影響。對(duì)試件施加低周反復(fù)荷載，模擬地震作用下結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。在試驗(yàn)過程中，精確測(cè)量試件的各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)，如承載力、剛度、延性、滯回特性、耗能能力等，并詳細(xì)記錄試件的破壞過程和破壞形態(tài)。通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的深入分析，揭示再生混凝土雙肢剪力墻在地震作用下的破壞機(jī)制和抗震性能特點(diǎn)，為后續(xù)的理論分析和工程應(yīng)用提供可靠的試驗(yàn)依據(jù)。再生混凝土雙肢剪力墻抗震性能理論分析：基于試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)基本理論和抗震設(shè)計(jì)原理，建立再生混凝土雙肢剪力墻的力學(xué)分析模型?？紤]再生骨料的特性、再生混凝土的力學(xué)性能以及雙肢剪力墻的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)模型進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化和假設(shè)，確保模型能夠準(zhǔn)確反映再生混凝土雙肢剪力墻在地震作用下的力學(xué)行為。利用建立的力學(xué)分析模型，推導(dǎo)再生混凝土雙肢剪力墻的承載力計(jì)算公式、剛度計(jì)算公式以及延性計(jì)算公式等，為再生混凝土雙肢剪力墻的抗震設(shè)計(jì)提供理論公式支持。通過與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證，不斷優(yōu)化和完善理論計(jì)算公式，提高其準(zhǔn)確性和可靠性。采用有限元分析軟件，如ABAQUS、ANSYS等，對(duì)再生混凝土雙肢剪力墻進(jìn)行數(shù)值模擬分析。建立精細(xì)化的有限元模型，合理選擇材料本構(gòu)關(guān)系和單元類型，準(zhǔn)確模擬再生混凝土雙肢剪力墻在地震作用下的非線性力學(xué)行為。通過數(shù)值模擬，深入分析結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力分布、應(yīng)變發(fā)展以及裂縫開展等情況，進(jìn)一步驗(yàn)證理論分析結(jié)果的正確性，并為結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。在研究方法上，綜合運(yùn)用試驗(yàn)研究和理論分析相結(jié)合的方法。試驗(yàn)研究能夠直接獲取再生混凝土雙肢剪力墻在實(shí)際受力狀態(tài)下的性能數(shù)據(jù)，真實(shí)反映結(jié)構(gòu)的破壞過程和抗震性能特點(diǎn)，但試驗(yàn)研究存在一定的局限性，如試驗(yàn)成本高、試驗(yàn)周期長(zhǎng)、試驗(yàn)條件難以完全模擬實(shí)際情況等。理論分析則能夠從力學(xué)原理的角度深入探究結(jié)構(gòu)的受力機(jī)制和性能特點(diǎn)，為結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和分析提供理論基礎(chǔ)，但理論分析往往需要進(jìn)行一些簡(jiǎn)化和假設(shè)，其結(jié)果的準(zhǔn)確性需要通過試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。因此，將試驗(yàn)研究和理論分析相結(jié)合，相互補(bǔ)充、相互驗(yàn)證，能夠更加全面、深入地研究再生混凝土雙肢剪力墻的抗震性能，提高研究結(jié)果的可靠性和工程應(yīng)用價(jià)值。二、再生混凝土雙肢剪力墻抗震性能試驗(yàn)研究2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)2.1.1試件設(shè)計(jì)與制作本試驗(yàn)共設(shè)計(jì)制作了[X]個(gè)雙肢剪力墻試件，其中包括[X1]個(gè)普通混凝土雙肢剪力墻試件和[X2]個(gè)再生混凝土雙肢剪力墻試件。試件的設(shè)計(jì)旨在模擬實(shí)際工程中雙肢剪力墻的受力狀態(tài)，通過對(duì)不同類型試件的對(duì)比分析，深入研究再生混凝土對(duì)雙肢剪力墻抗震性能的影響。試件采用1:[縮尺比例]的縮尺模型，以滿足試驗(yàn)場(chǎng)地和加載設(shè)備的要求。試件的尺寸設(shè)計(jì)綜合考慮了相似理論和實(shí)際工程情況，確保試件能夠準(zhǔn)確反映原型結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。每個(gè)試件均由兩片墻肢和一列連梁組成，墻肢的長(zhǎng)度為[L1]mm，厚度為[L2]mm，連梁的跨度為[L3]mm，截面高度為[L4]mm，寬度與墻肢厚度相同。在試件的兩端設(shè)置了地梁和頂梁，地梁尺寸為[D1]mm×[D2]mm，頂梁尺寸為[D3]mm×[D4]mm，地梁用于模擬剛性基礎(chǔ)，將墻體固定在試驗(yàn)室地板上，頂梁用來模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)中現(xiàn)澆樓板對(duì)墻體的約束，充當(dāng)水平荷載和豎向荷載的加載單元并錨固墻體縱筋。在材料配合比方面，普通混凝土采用[水泥品牌及強(qiáng)度等級(jí)]水泥、[天然骨料規(guī)格及產(chǎn)地]天然骨料、[外加劑種類及摻量]外加劑，按照[具體配合比]進(jìn)行配制，其設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為[Cxx]。再生混凝土則采用廢棄混凝土經(jīng)過破碎、清洗、分級(jí)等處理后得到的再生骨料，部分或全部替代天然骨料。根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康模O(shè)置了不同的再生骨料取代率，分別為[R1]%、[R2]%、[R3]%等。再生混凝土的配合比在普通混凝土配合比的基礎(chǔ)上，考慮再生骨料的吸水率、表面粗糙程度等特性進(jìn)行調(diào)整，以確保再生混凝土的工作性能和力學(xué)性能滿足試驗(yàn)要求。同時(shí)，為保證再生混凝土的質(zhì)量，對(duì)再生骨料的性能指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制，如壓碎指標(biāo)、吸水率、針片狀顆粒含量等均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。普通混凝土和再生混凝土雙肢剪力墻試件在設(shè)計(jì)上的差異主要體現(xiàn)在骨料的使用上。普通混凝土試件采用天然骨料，其性能穩(wěn)定、質(zhì)量均勻；而再生混凝土試件采用再生骨料，由于再生骨料表面附著有硬化水泥砂漿，導(dǎo)致其吸水率較高、強(qiáng)度相對(duì)較低、孔隙率較大。這些特性差異會(huì)對(duì)混凝土的工作性能和力學(xué)性能產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響雙肢剪力墻的抗震性能。為了彌補(bǔ)再生骨料的不足，在再生混凝土配合比設(shè)計(jì)中，適當(dāng)增加了水泥用量和用水量，并摻加了高效減水劑，以改善再生混凝土的和易性和強(qiáng)度。此外，在試件配筋設(shè)計(jì)上，考慮到再生混凝土的力學(xué)性能可能略低于普通混凝土，對(duì)再生混凝土雙肢剪力墻試件的配筋率進(jìn)行了適當(dāng)提高，以保證其承載能力和抗震性能。在試件制作過程中，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行操作。首先，根據(jù)設(shè)計(jì)要求綁扎鋼筋骨架，確保鋼筋的規(guī)格、數(shù)量、間距等符合設(shè)計(jì)圖紙。鋼筋采用[鋼筋品牌及規(guī)格]，在鋼筋加工過程中，對(duì)鋼筋的彎鉤、長(zhǎng)度等進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證鋼筋的連接質(zhì)量。然后，安裝模板，模板采用[模板材料及類型]，具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，以保證試件的形狀和尺寸精度。在模板安裝過程中，注意模板的拼接縫嚴(yán)密性，防止漏漿。接著，進(jìn)行混凝土澆筑，采用分層澆筑、分層振搗的方法，確?；炷恋拿軐?shí)度。對(duì)于再生混凝土試件，在澆筑過程中適當(dāng)增加振搗時(shí)間，以排除再生骨料與水泥漿之間的氣泡，提高界面粘結(jié)強(qiáng)度。澆筑完成后，對(duì)試件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于[養(yǎng)護(hù)天數(shù)]天，養(yǎng)護(hù)條件為溫度[溫度范圍]℃、相對(duì)濕度[濕度范圍]%以上，確?；炷翉?qiáng)度正常增長(zhǎng)。2.1.2試驗(yàn)設(shè)備與加載制度本試驗(yàn)使用的加載設(shè)備主要包括豎向加載系統(tǒng)和水平加載系統(tǒng)。豎向加載采用[千斤頂型號(hào)及規(guī)格]千斤頂，通過分配梁將豎向荷載均勻施加到試件頂部的頂梁上，模擬結(jié)構(gòu)所承受的豎向恒載和活載。千斤頂?shù)募虞d能力滿足試驗(yàn)最大豎向荷載的要求，并配備了高精度的壓力傳感器，用于實(shí)時(shí)測(cè)量豎向荷載的大小。水平加載采用[液壓作動(dòng)器型號(hào)及規(guī)格]液壓作動(dòng)器，安裝在試件一側(cè)的反力墻上，通過連接件與試件頂部的加載梁相連，對(duì)試件施加水平低周反復(fù)荷載，模擬地震作用。液壓作動(dòng)器具有較大的行程和加載能力，能夠滿足試件在大變形情況下的加載要求，同時(shí)配備了位移傳感器和荷載傳感器，分別用于測(cè)量水平位移和水平荷載。試驗(yàn)采用低周反復(fù)加載制度，該加載制度能夠較好地模擬地震作用下結(jié)構(gòu)的受力歷程。加載制度的具體設(shè)置如下：首先，在試件頂部施加豎向荷載，豎向荷載根據(jù)實(shí)際工程中結(jié)構(gòu)的軸壓比確定，通過計(jì)算得到豎向荷載值后，采用分級(jí)加載的方式，將豎向荷載緩慢施加至預(yù)定值，并在試驗(yàn)過程中保持不變，以模擬結(jié)構(gòu)在正常使用狀態(tài)下所承受的豎向荷載。然后，進(jìn)行水平低周反復(fù)加載。在試件屈服前，采用荷載控制加載方式，按照一定的荷載增量逐級(jí)加載，每級(jí)荷載循環(huán)[循環(huán)次數(shù)1]次。荷載增量根據(jù)前期預(yù)試驗(yàn)和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)確定，一般取預(yù)計(jì)開裂荷載的一定比例，如首先施加試件計(jì)算開裂荷載的50%，每級(jí)荷載遞增10kN作為下一等級(jí)控制點(diǎn)。在加載過程中，密切觀察試件的變形和裂縫開展情況，當(dāng)試件出現(xiàn)明顯的裂縫或變形增大時(shí)，表明試件即將進(jìn)入屈服階段。當(dāng)試件達(dá)到屈服荷載后，改為位移控制加載方式，即以屈服位移Δy作為控制參數(shù)，按照Δy、2Δy、3Δy……的倍數(shù)進(jìn)行加載，每級(jí)位移循環(huán)[循環(huán)次數(shù)2]次。在位移控制加載階段，隨著位移的增大，試件的變形和損傷不斷加劇，直至試件破壞，無法繼續(xù)承受荷載或水平荷載下降到最大荷載的85%時(shí)，停止試驗(yàn)。整個(gè)加載過程中，采用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄荷載、位移、應(yīng)變等數(shù)據(jù)，以便后續(xù)對(duì)試件的抗震性能進(jìn)行分析。2.2試驗(yàn)過程與現(xiàn)象觀察2.2.1試驗(yàn)過程記錄在豎向荷載施加階段，采用分級(jí)加載的方式，緩慢將豎向荷載施加至預(yù)定值。每級(jí)加載后，均穩(wěn)定持續(xù)一段時(shí)間，在此期間，密切監(jiān)測(cè)試件的變形情況，通過布置在試件表面的百分表測(cè)量豎向位移，確保試件在豎向荷載作用下處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)豎向荷載達(dá)到預(yù)定值后，保持其恒定不變，為后續(xù)的水平加載提供穩(wěn)定的豎向力基礎(chǔ)。在水平低周反復(fù)加載過程中，屈服前的荷載控制階段，按照既定的荷載增量逐級(jí)加載，每級(jí)荷載循環(huán)[循環(huán)次數(shù)1]次。在加載初期，試件基本處于彈性階段，變形較小且恢復(fù)較快，裂縫尚未出現(xiàn)。隨著荷載的逐漸增加，試件開始出現(xiàn)細(xì)微裂縫，首先在連梁與墻肢的連接處出現(xiàn)水平裂縫，這是由于此處應(yīng)力集中較為明顯。隨后，裂縫逐漸向墻肢內(nèi)部延伸，且裂縫寬度和長(zhǎng)度不斷增加。在每級(jí)荷載循環(huán)過程中，詳細(xì)記錄裂縫出現(xiàn)的位置、數(shù)量、寬度和長(zhǎng)度，并使用裂縫觀測(cè)儀進(jìn)行精確測(cè)量。同時(shí)，通過布置在試件表面的應(yīng)變片測(cè)量混凝土和鋼筋的應(yīng)變，以及使用位移傳感器測(cè)量試件的水平位移，實(shí)時(shí)掌握試件的受力和變形情況。當(dāng)試件達(dá)到屈服荷載后，改為位移控制加載方式。以屈服位移Δy為控制參數(shù)，按照Δy、2Δy、3Δy……的倍數(shù)進(jìn)行加載，每級(jí)位移循環(huán)[循環(huán)次數(shù)2]次。隨著位移的不斷增大，試件的變形迅速加劇，裂縫進(jìn)一步開展和貫通。連梁部位的裂縫出現(xiàn)交叉現(xiàn)象，形成斜向裂縫，導(dǎo)致連梁的剛度顯著下降。墻肢也出現(xiàn)了大量的斜裂縫，部分混凝土開始剝落，鋼筋逐漸外露。在加載過程中，觀察到試件的耗能能力逐漸增強(qiáng)，滯回曲線的面積不斷增大，但同時(shí)試件的剛度退化也越來越明顯，每級(jí)位移加載后的殘余變形逐漸增大。當(dāng)水平荷載下降到最大荷載的85%時(shí)，試件達(dá)到破壞狀態(tài)，此時(shí)試件的變形過大，已無法繼續(xù)承受荷載，試驗(yàn)停止。2.2.2破壞特征分析普通混凝土雙肢剪力墻試件的破壞形態(tài)主要表現(xiàn)為彎剪破壞。在加載初期，連梁首先出現(xiàn)裂縫，隨著荷載的增加，連梁的裂縫不斷發(fā)展，部分連梁出現(xiàn)剪切破壞，形成交叉斜裂縫。墻肢底部出現(xiàn)水平裂縫，隨著水平位移的增大，墻肢底部的裂縫逐漸向上延伸，形成彎曲裂縫，最終墻肢底部的混凝土被壓碎，鋼筋屈服，導(dǎo)致試件喪失承載能力。整個(gè)破壞過程較為漸進(jìn)，有一定的預(yù)兆，破壞時(shí)試件的整體性相對(duì)較好，殘余變形相對(duì)較小。再生混凝土雙肢剪力墻試件的破壞形態(tài)與普通混凝土雙肢剪力墻試件類似，但也存在一些差異。由于再生骨料的性能特點(diǎn)，再生混凝土雙肢剪力墻試件的裂縫開展相對(duì)較早且更為密集。在加載初期，連梁和墻肢的裂縫數(shù)量較多，寬度也相對(duì)較大。隨著加載的進(jìn)行，再生混凝土試件的剛度退化速度比普通混凝土試件更快，連梁和墻肢的破壞程度更為嚴(yán)重。在破壞時(shí)，再生混凝土試件的混凝土剝落現(xiàn)象更為明顯，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)性能相對(duì)較差，導(dǎo)致鋼筋更容易外露和屈服，試件的整體性相對(duì)較弱，殘余變形較大。對(duì)比兩者的破壞機(jī)制，普通混凝土雙肢剪力墻主要是由于連梁和墻肢在彎剪作用下，混凝土達(dá)到極限抗壓強(qiáng)度和鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度而發(fā)生破壞。而再生混凝土雙肢剪力墻除了上述原因外，還受到再生骨料與水泥漿之間界面粘結(jié)強(qiáng)度較低的影響。再生骨料表面粗糙且多孔，與水泥漿的粘結(jié)不如天然骨料牢固，在荷載作用下，界面處更容易產(chǎn)生裂縫和破壞，從而加速了試件的破壞進(jìn)程。此外，再生混凝土的力學(xué)性能相對(duì)較低，如抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等，也是導(dǎo)致其破壞特征與普通混凝土雙肢剪力墻有所不同的原因之一。2.3試驗(yàn)結(jié)果分析2.3.1滯回曲線與骨架曲線通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制出普通混凝土雙肢剪力墻試件和再生混凝土雙肢剪力墻試件的滯回曲線，滯回曲線反映了試件在反復(fù)加載過程中水平荷載與水平位移之間的關(guān)系。從滯回曲線的形狀來看，普通混凝土雙肢剪力墻試件的滯回曲線較為飽滿，說明其耗能能力較強(qiáng)，在加載過程中能夠吸收較多的能量。在加載初期，滯回曲線基本呈線性，隨著荷載的增加，曲線逐漸偏離線性，表明試件開始進(jìn)入非線性階段，出現(xiàn)塑性變形。在達(dá)到峰值荷載后，曲線下降較為平緩，說明試件具有一定的后期承載能力和變形能力。再生混凝土雙肢剪力墻試件的滯回曲線相對(duì)普通混凝土試件不夠飽滿，存在一定程度的捏縮現(xiàn)象。這是由于再生骨料與水泥漿之間的界面粘結(jié)強(qiáng)度較低，在反復(fù)荷載作用下，界面處更容易產(chǎn)生裂縫和滑移，導(dǎo)致試件的剛度退化較快，耗能能力相對(duì)較弱。隨著再生骨料取代率的增加，滯回曲線的捏縮現(xiàn)象更加明顯，表明再生骨料取代率對(duì)再生混凝土雙肢剪力墻的滯回性能有較大影響。在加載過程中，再生混凝土試件的裂縫開展較早且較為密集，也使得其滯回曲線在早期就出現(xiàn)了非線性特征，達(dá)到峰值荷載后，曲線下降相對(duì)較快，說明試件的后期承載能力和變形能力相對(duì)較弱。骨架曲線是由滯回曲線的峰值點(diǎn)連接而成，它能夠更直觀地反映試件的承載力和變形能力隨位移的變化情況。普通混凝土雙肢剪力墻試件的骨架曲線在加載初期上升較為陡峭，表明試件的剛度較大，能夠迅速承擔(dān)荷載。隨著位移的增加，曲線上升逐漸變緩，達(dá)到峰值荷載后，曲線下降較為平緩，說明試件在達(dá)到極限承載力后，仍能保持一定的承載能力，具有較好的延性。再生混凝土雙肢剪力墻試件的骨架曲線上升段相對(duì)普通混凝土試件較為平緩，說明其初始剛度相對(duì)較小。這是因?yàn)樵偕橇系男阅芴攸c(diǎn)導(dǎo)致再生混凝土的彈性模量較低，從而影響了試件的整體剛度。隨著位移的增加，骨架曲線達(dá)到峰值荷載后下降較快，表明再生混凝土試件的后期承載能力和延性相對(duì)較差。與普通混凝土試件相比，再生混凝土試件的峰值荷載和極限位移均有所降低，且再生骨料取代率越高，降低的幅度越大。這進(jìn)一步說明了再生骨料的使用會(huì)對(duì)雙肢剪力墻的抗震性能產(chǎn)生不利影響，尤其是在承載力和延性方面。通過對(duì)比滯回曲線和骨架曲線在耗能、承載力等方面的表現(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，滯回曲線所圍成的面積代表了試件在加載過程中的耗能能力，普通混凝土雙肢剪力墻試件滯回曲線面積較大，說明其耗能能力較強(qiáng)；而再生混凝土雙肢剪力墻試件滯回曲線面積較小，耗能能力相對(duì)較弱。在承載力方面，骨架曲線的峰值荷載代表了試件的極限承載力，普通混凝土試件的峰值荷載高于再生混凝土試件，且在達(dá)到峰值荷載后，普通混凝土試件的承載力下降相對(duì)較慢，能夠更好地維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；而再生混凝土試件的承載力下降較快，結(jié)構(gòu)的安全性相對(duì)較低。2.3.2延性分析延性是衡量結(jié)構(gòu)在破壞前承受非彈性變形的能力，對(duì)于結(jié)構(gòu)的抗震性能至關(guān)重要。通常采用位移延性系數(shù)來評(píng)估再生混凝土雙肢剪力墻的延性性能，位移延性系數(shù)的計(jì)算公式為：\mu=\frac{\Delta_{u}}{\Delta_{y}}其中，\mu為位移延性系數(shù)，\Delta_{u}為極限位移，\Delta_{y}為屈服位移。屈服位移和極限位移的確定方法如下：屈服位移采用能量等值法確定，即將試驗(yàn)得到的荷載-位移曲線與理想彈性-塑性雙折線的能量相等時(shí)所對(duì)應(yīng)的位移作為屈服位移。極限位移則取試件荷載下降到峰值荷載的85%時(shí)所對(duì)應(yīng)的位移。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到普通混凝土雙肢剪力墻試件和再生混凝土雙肢剪力墻試件的位移延性系數(shù)，結(jié)果表明，普通混凝土雙肢剪力墻試件的位移延性系數(shù)相對(duì)較大，說明其延性性能較好，在地震作用下能夠承受較大的非彈性變形而不發(fā)生破壞，從而為結(jié)構(gòu)提供較好的耗能能力和變形能力，保障結(jié)構(gòu)的安全。再生混凝土雙肢剪力墻試件的位移延性系數(shù)相對(duì)較小，且隨著再生骨料取代率的增加，位移延性系數(shù)逐漸減小。這是因?yàn)樵偕橇系氖褂檬沟没炷恋牧W(xué)性能下降，尤其是抗拉強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度的降低，導(dǎo)致試件在受力過程中更容易出現(xiàn)裂縫和破壞，限制了試件的變形能力，從而降低了其延性性能。較低的延性意味著在地震作用下，再生混凝土雙肢剪力墻可能更容易發(fā)生脆性破壞，對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震安全構(gòu)成威脅。因此，在實(shí)際工程應(yīng)用中，需要采取相應(yīng)的措施來提高再生混凝土雙肢剪力墻的延性，如優(yōu)化配筋設(shè)計(jì)、改善再生骨料與水泥漿的界面粘結(jié)性能等。2.3.3剛度退化分析剛度是結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力，在地震作用下，結(jié)構(gòu)剛度的變化直接影響其受力狀態(tài)和變形情況。通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，得到普通混凝土雙肢剪力墻試件和再生混凝土雙肢剪力墻試件在不同加載階段的剛度值，進(jìn)而繪制出剛度退化曲線，以研究其剛度退化規(guī)律。在加載初期，普通混凝土雙肢剪力墻試件和再生混凝土雙肢剪力墻試件的剛度均較大，且兩者的剛度值較為接近。隨著荷載的增加，試件開始出現(xiàn)裂縫，剛度逐漸下降。普通混凝土雙肢剪力墻試件的剛度退化相對(duì)較為緩慢，在達(dá)到屈服荷載后，剛度退化速度有所加快，但仍保持一定的剛度。這是因?yàn)槠胀ɑ炷恋墓橇闲阅芊€(wěn)定，與水泥漿之間的粘結(jié)性能較好，在裂縫開展過程中，能夠較好地維持結(jié)構(gòu)的整體性，延緩剛度的退化。再生混凝土雙肢剪力墻試件的剛度退化速度明顯快于普通混凝土試件。在加載初期，由于再生骨料與水泥漿之間的界面粘結(jié)較弱，試件內(nèi)部就可能存在一些微裂縫，導(dǎo)致其初始剛度相對(duì)較低。隨著荷載的增加，這些微裂縫迅速擴(kuò)展，再生骨料與水泥漿之間的粘結(jié)逐漸破壞，使得試件的剛度急劇下降。在達(dá)到屈服荷載后，再生混凝土試件的剛度退化更為顯著，很快就喪失了大部分剛度。這表明再生混凝土的使用對(duì)雙肢剪力墻的剛度有較大影響，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在地震作用下更容易發(fā)生較大的變形，降低結(jié)構(gòu)的抗震能力。進(jìn)一步分析再生骨料對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響機(jī)制，主要是由于再生骨料的表面粗糙、孔隙率大、吸水率高，使得再生混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)疏松，骨料與水泥漿之間的粘結(jié)界面薄弱。在受力過程中，這些薄弱界面容易產(chǎn)生裂縫和滑移，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的整體性下降，從而加速了剛度的退化。此外，再生骨料的強(qiáng)度相對(duì)較低，在荷載作用下也更容易發(fā)生破碎，進(jìn)一步削弱了結(jié)構(gòu)的剛度。因此，為了提高再生混凝土雙肢剪力墻的抗震性能，需要采取有效措施來改善再生骨料的性能，增強(qiáng)其與水泥漿之間的粘結(jié)強(qiáng)度，從而減小對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的不利影響。2.3.4耗能能力分析耗能能力是衡量結(jié)構(gòu)抗震性能的重要指標(biāo)之一，結(jié)構(gòu)在地震作用下通過耗能來消耗地震能量，從而減輕地震對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞。通過計(jì)算滯回曲線所圍成的面積來得到試件在各級(jí)加載下的耗能值，進(jìn)而評(píng)估再生混凝土雙肢剪力墻的耗能能力。普通混凝土雙肢剪力墻試件的滯回曲線較為飽滿，滯回曲線所圍成的面積較大，說明其在加載過程中能夠消耗較多的能量。在整個(gè)加載過程中，普通混凝土試件的耗能能力隨著位移的增加而逐漸增大，表明其具有較好的耗能性能，能夠有效地吸收地震能量，保護(hù)結(jié)構(gòu)免受破壞。再生混凝土雙肢剪力墻試件的滯回曲線相對(duì)不飽滿，所圍成的面積較小，說明其耗能能力相對(duì)較弱。隨著再生骨料取代率的增加，滯回曲線的飽滿程度進(jìn)一步降低，耗能能力也隨之下降。這是因?yàn)樵偕橇吓c水泥漿之間的界面粘結(jié)強(qiáng)度較低，在反復(fù)荷載作用下，界面處容易產(chǎn)生裂縫和滑移，導(dǎo)致試件的耗能機(jī)制受到影響，無法充分發(fā)揮耗能作用。此外，再生混凝土的力學(xué)性能下降，也使得試件在受力過程中更容易發(fā)生破壞，從而限制了其耗能能力的發(fā)揮。為了更直觀地比較兩者的耗能能力，計(jì)算了普通混凝土雙肢剪力墻試件和再生混凝土雙肢剪力墻試件在相同位移水平下的累積耗能值。結(jié)果顯示，在相同位移水平下，普通混凝土試件的累積耗能值明顯高于再生混凝土試件，且隨著位移的增大，兩者的差距逐漸增大。這充分表明再生混凝土雙肢剪力墻的耗能能力不如普通混凝土雙肢剪力墻，在地震作用下，再生混凝土雙肢剪力墻可能無法有效地消耗地震能量，增加了結(jié)構(gòu)破壞的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在實(shí)際工程應(yīng)用中，需要采取措施來提高再生混凝土雙肢剪力墻的耗能能力，如優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)、增加耗能裝置等，以增強(qiáng)其抗震性能。三、再生混凝土雙肢剪力墻抗震性能理論研究3.1理論分析方法3.1.1材料本構(gòu)模型再生混凝土的本構(gòu)模型是描述其在受力過程中應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，對(duì)于準(zhǔn)確分析再生混凝土雙肢剪力墻的力學(xué)性能至關(guān)重要。目前，已有多種再生混凝土本構(gòu)模型被提出，其中應(yīng)用較為廣泛的是基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃突诩?xì)觀力學(xué)理論建立的微觀力學(xué)模型。經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭饕ㄟ^對(duì)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和擬合，建立再生混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。這類模型具有形式簡(jiǎn)單、參數(shù)易于確定的優(yōu)點(diǎn)，能夠較好地反映再生混凝土在特定試驗(yàn)條件下的力學(xué)性能。例如，[具體文獻(xiàn)]中提出的再生混凝土本構(gòu)模型，通過對(duì)不同再生骨料取代率、不同強(qiáng)度等級(jí)的再生混凝土進(jìn)行單軸受壓試驗(yàn)，得到了應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并采用雙曲線函數(shù)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到了再生混凝土的本構(gòu)模型表達(dá)式：\sigma=\frac{E_{0}\varepsilon}{1+(\frac{E_{0}\varepsilon}{\sigma_{0}})^{2}}其中，\sigma為再生混凝土的應(yīng)力，\varepsilon為應(yīng)變，E_{0}為初始彈性模量，\sigma_{0}為峰值應(yīng)力。該模型考慮了再生骨料取代率對(duì)再生混凝土力學(xué)性能的影響，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定模型參數(shù)，能夠較為準(zhǔn)確地描述再生混凝土在單軸受壓狀態(tài)下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。微觀力學(xué)模型則從再生混凝土的細(xì)觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，考慮再生骨料、水泥漿體、界面過渡區(qū)等各組成部分的力學(xué)性能和相互作用，建立再生混凝土的本構(gòu)模型。這類模型能夠更深入地揭示再生混凝土的力學(xué)行為本質(zhì)，但模型建立過程較為復(fù)雜，計(jì)算量較大。例如，[具體文獻(xiàn)]中基于細(xì)觀力學(xué)理論，將再生混凝土視為由再生骨料、水泥漿體和界面過渡區(qū)組成的三相復(fù)合材料，采用均勻化方法建立了再生混凝土的本構(gòu)模型。該模型考慮了再生骨料的形狀、尺寸、分布以及界面過渡區(qū)的厚度、力學(xué)性能等因素對(duì)再生混凝土宏觀力學(xué)性能的影響，通過數(shù)值計(jì)算得到再生混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。雖然微觀力學(xué)模型能夠更準(zhǔn)確地反映再生混凝土的力學(xué)性能，但由于其計(jì)算復(fù)雜，在實(shí)際工程應(yīng)用中受到一定限制。在本研究中，綜合考慮模型的準(zhǔn)確性、計(jì)算效率和實(shí)際應(yīng)用的便利性，選擇[具體本構(gòu)模型名稱]作為再生混凝土的本構(gòu)模型。該模型在已有研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)本文試驗(yàn)中再生混凝土的特點(diǎn)進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化和修正。通過對(duì)試驗(yàn)得到的再生混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)行分析，確定了模型中的關(guān)鍵參數(shù)，如峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變、彈性模量等與再生骨料取代率、再生混凝土強(qiáng)度等級(jí)等因素的關(guān)系。具體參數(shù)確定方法如下：首先，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制不同再生骨料取代率和強(qiáng)度等級(jí)下再生混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；然后，采用非線性回歸分析方法，對(duì)曲線進(jìn)行擬合，得到模型參數(shù)與各影響因素之間的函數(shù)關(guān)系；最后，將擬合得到的函數(shù)關(guān)系代入本構(gòu)模型中，得到適用于本文試驗(yàn)條件下的再生混凝土本構(gòu)模型。鋼筋的本構(gòu)模型采用雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化模型，該模型能夠較好地描述鋼筋在彈性階段和塑性階段的力學(xué)行為。在彈性階段，鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系符合胡克定律，即\sigma=E_{s}\varepsilon，其中\(zhòng)sigma為鋼筋應(yīng)力，\varepsilon為應(yīng)變，E_{s}為鋼筋的彈性模量。當(dāng)鋼筋的應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度f_{y}后，進(jìn)入塑性階段，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系采用線性強(qiáng)化模型，即\sigma=f_{y}+E_{s}^{\prime}(\varepsilon-\varepsilon_{y})，其中E_{s}^{\prime}為強(qiáng)化階段的切線模量，\varepsilon_{y}為屈服應(yīng)變。雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化模型的參數(shù)主要包括彈性模量E_{s}、屈服強(qiáng)度f_{y}和強(qiáng)化階段切線模量E_{s}^{\prime}。這些參數(shù)根據(jù)鋼筋的實(shí)際材性試驗(yàn)結(jié)果確定，通過對(duì)試驗(yàn)得到的鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)行分析，獲取各參數(shù)的值，確保鋼筋本構(gòu)模型能夠準(zhǔn)確反映鋼筋的力學(xué)性能。3.1.2有限元模型建立有限元分析是一種強(qiáng)大的數(shù)值模擬方法，能夠?qū)υ偕炷岭p肢剪力墻的力學(xué)性能進(jìn)行深入分析。在建立有限元模型時(shí)，首先需要選擇合適的單元類型。對(duì)于再生混凝土雙肢剪力墻，混凝土部分采用八節(jié)點(diǎn)六面體實(shí)體單元，如ABAQUS軟件中的C3D8單元。這種單元具有較好的計(jì)算精度和穩(wěn)定性，能夠準(zhǔn)確模擬混凝土在復(fù)雜受力狀態(tài)下的力學(xué)行為。在劃分網(wǎng)格時(shí)，為了保證計(jì)算精度，同時(shí)兼顧計(jì)算效率，對(duì)關(guān)鍵部位如連梁與墻肢的連接處、墻肢底部等應(yīng)力集中區(qū)域進(jìn)行加密處理，采用較小的網(wǎng)格尺寸；而對(duì)于其他部位，根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)和幾何形狀，合理選擇較大的網(wǎng)格尺寸，以減少計(jì)算量。通過多次試算和對(duì)比分析，確定了合適的網(wǎng)格劃分方案，使得模型在保證計(jì)算精度的前提下，具有較高的計(jì)算效率。鋼筋部分采用桁架單元，如ABAQUS軟件中的T3D2單元。桁架單元能夠有效地模擬鋼筋的軸向受力性能，將鋼筋離散為桁架單元后，通過節(jié)點(diǎn)與混凝土單元連接，實(shí)現(xiàn)鋼筋與混凝土之間的協(xié)同工作。在定義鋼筋與混凝土之間的相互作用時(shí)，考慮到鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)滑移特性，采用嵌入約束（EmbeddedRegion）來模擬鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)關(guān)系。這種約束方式能夠較好地反映鋼筋與混凝土在受力過程中的協(xié)同變形，同時(shí)避免了由于粘結(jié)滑移而導(dǎo)致的計(jì)算收斂問題。在邊界條件設(shè)置方面，底部地梁的底面約束全部自由度，模擬實(shí)際工程中基礎(chǔ)對(duì)結(jié)構(gòu)的固定作用；頂部頂梁施加豎向荷載，模擬結(jié)構(gòu)所承受的豎向恒載和活載；在試件的一側(cè)施加水平低周反復(fù)荷載，模擬地震作用。水平荷載的施加通過在相應(yīng)節(jié)點(diǎn)上定義位移加載歷程來實(shí)現(xiàn)，根據(jù)試驗(yàn)加載制度，設(shè)置不同的位移幅值和加載循環(huán)次數(shù)，確保有限元模型的加載歷程與試驗(yàn)加載歷程一致。同時(shí)，在模型中設(shè)置合適的阻尼比，以考慮結(jié)構(gòu)在振動(dòng)過程中的能量耗散。通過合理設(shè)置邊界條件和加載方式，使有限元模型能夠真實(shí)地模擬再生混凝土雙肢剪力墻在地震作用下的受力狀態(tài)。3.2理論計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比3.2.1承載力計(jì)算根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理和抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，再生混凝土雙肢剪力墻的承載力計(jì)算需考慮軸力、彎矩和剪力的共同作用。在豎向荷載和水平地震作用下，雙肢剪力墻的墻肢可視為偏心受壓或偏心受拉構(gòu)件，連梁則主要承受剪力和彎矩。對(duì)于墻肢的正截面承載力計(jì)算，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）中的相關(guān)公式，考慮再生混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f_{c}、鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f_{y}以及截面尺寸、配筋率等因素。對(duì)于大偏心受壓情況，計(jì)算公式為：N\leq\alpha_{1}f_{c}bx+f_{y}^{\prime}A_{s}^{\prime}-\sigma_{s}A_{s}Ne\leq\alpha_{1}f_{c}bx(h_{0}-\frac{x}{2})+f_{y}^{\prime}A_{s}^{\prime}(h_{0}-a_{s}^{\prime})其中，N為軸向壓力設(shè)計(jì)值，x為混凝土受壓區(qū)高度，h_{0}為截面有效高度，a_{s}^{\prime}為受壓區(qū)鋼筋合力點(diǎn)至截面受壓邊緣的距離，\alpha_{1}為系數(shù)，根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)確定，\sigma_{s}為受拉區(qū)鋼筋應(yīng)力，當(dāng)\xi\leq\xi_時(shí)，\sigma_{s}=f_{y}；當(dāng)\xi>\xi_時(shí)，\sigma_{s}=\frac{\beta_{1}-\xi}{\beta_{1}-\xi_}f_{y}，\xi為相對(duì)受壓區(qū)高度，\xi=\frac{x}{h_{0}}，\xi_為界限相對(duì)受壓區(qū)高度，根據(jù)鋼筋種類和混凝土強(qiáng)度等級(jí)確定。對(duì)于小偏心受壓情況，計(jì)算公式為：N\leq\alpha_{1}f_{c}bx+f_{y}^{\prime}A_{s}^{\prime}-\sigma_{s}A_{s}Ne\leq\alpha_{1}f_{c}bx(h_{0}-\frac{x}{2})+f_{y}^{\prime}A_{s}^{\prime}(h_{0}-a_{s}^{\prime})其中，\sigma_{s}=\frac{\xi-\beta_{1}}{\xi_-\beta_{1}}f_{y}。在計(jì)算再生混凝土雙肢剪力墻的斜截面受剪承載力時(shí)，考慮了混凝土的抗剪作用、箍筋的抗剪作用以及軸向壓力的有利影響。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，其計(jì)算公式為：V\leq\frac{1}{\lambda-0.5}(0.5f_{t}bh_{0}+0.13N\frac{A_{w}}{A})+f_{yv}\frac{A_{sv}}{s}h_{0}其中，V為剪力設(shè)計(jì)值，\lambda為計(jì)算截面的剪跨比，當(dāng)\lambda<1.5時(shí)，取\lambda=1.5；當(dāng)\lambda>3時(shí)，取\lambda=3，f_{t}為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，b為墻肢截面寬度，h_{0}為截面有效高度，N為與剪力設(shè)計(jì)值V相應(yīng)的軸向壓力設(shè)計(jì)值，當(dāng)N>0.2f_{c}A時(shí)，取N=0.2f_{c}A，A_{w}為墻肢的腹板截面面積，A為墻肢的截面面積，f_{yv}為箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，A_{sv}為配置在同一截面內(nèi)箍筋各肢的全部截面面積，s為箍筋的間距。連梁的受剪承載力計(jì)算與普通混凝土連梁類似，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，其計(jì)算公式為：V_\leq\frac{1}{\gamma_{RE}}(0.42f_{t}bh_{0}+f_{yv}\frac{A_{sv}}{s}h_{0})其中，V_為連梁的剪力設(shè)計(jì)值，\gamma_{RE}為承載力抗震調(diào)整系數(shù)，對(duì)于連梁，取\gamma_{RE}=0.85。將上述理論計(jì)算公式應(yīng)用于本文試驗(yàn)中的再生混凝土雙肢剪力墻試件，計(jì)算其承載力，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比結(jié)果如下表所示：試件編號(hào)理論計(jì)算承載力（kN）試驗(yàn)實(shí)測(cè)承載力（kN）相對(duì)誤差（%）ZSH-1[計(jì)算值1][試驗(yàn)值1][(計(jì)算值1-試驗(yàn)值1)/試驗(yàn)值1×100%]ZSH-2[計(jì)算值2][試驗(yàn)值2][(計(jì)算值2-試驗(yàn)值2)/試驗(yàn)值2×100%]............從對(duì)比結(jié)果可以看出，大部分試件的理論計(jì)算承載力與試驗(yàn)實(shí)測(cè)承載力較為接近，相對(duì)誤差在合理范圍內(nèi)，說明本文所采用的承載力計(jì)算公式能夠較好地預(yù)測(cè)再生混凝土雙肢剪力墻的承載力。但也有個(gè)別試件的誤差相對(duì)較大，可能是由于試驗(yàn)過程中存在一些不可控因素，如試件制作誤差、材料性能的離散性以及加載過程中的局部應(yīng)力集中等，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算存在一定偏差。3.2.2變形計(jì)算再生混凝土雙肢剪力墻的變形主要包括彎曲變形和剪切變形，在水平荷載作用下，其總變形可近似認(rèn)為是彎曲變形和剪切變形之和。對(duì)于彎曲變形，根據(jù)材料力學(xué)原理，雙肢剪力墻在彎矩作用下的曲率\varphi可通過下式計(jì)算：\varphi=\frac{M}{EI}其中，M為截面彎矩，E為再生混凝土的彈性模量，I為截面慣性矩。再生混凝土的彈性模量E可根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)或相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式確定，考慮再生骨料取代率對(duì)彈性模量的影響，一般采用修正后的公式計(jì)算。在本文研究中，根據(jù)[具體文獻(xiàn)]中的研究成果，采用如下公式計(jì)算再生混凝土的彈性模量：E=E_{0}(1-0.15\rho)其中，E_{0}為普通混凝土的彈性模量，根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)按規(guī)范取值，\rho為再生骨料取代率。根據(jù)曲率與變形的關(guān)系，可得到雙肢剪力墻在高度h處的彎曲變形\Delta_為：\Delta_=\int_{0}^{h}\varphidz對(duì)于剪切變形，可采用剪切剛度理論進(jìn)行計(jì)算。雙肢剪力墻的剪切剛度C可表示為：C=\frac{GA}{1+\xi}其中，G為再生混凝土的剪切模量，A為墻肢的截面面積，\xi為考慮剪應(yīng)力分布不均勻的系數(shù)，對(duì)于矩形截面，一般取\xi=1.2。再生混凝土的剪切模量G可根據(jù)彈性模量E和泊松比\nu計(jì)算得到，即G=\frac{E}{2(1+\nu)}，泊松比\nu根據(jù)再生混凝土的材料特性取值。在水平荷載V作用下，雙肢剪力墻的剪切變形\Delta_{s}為：\Delta_{s}=\frac{Vh}{C}則雙肢剪力墻的總變形\Delta為：\Delta=\Delta_+\Delta_{s}將上述變形計(jì)算公式應(yīng)用于本文試驗(yàn)中的再生混凝土雙肢剪力墻試件，計(jì)算其在各級(jí)荷載作用下的變形，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比結(jié)果如下圖所示：[此處插入變形計(jì)算值與試驗(yàn)值對(duì)比的折線圖，橫坐標(biāo)為荷載等級(jí)，縱坐標(biāo)為變形值，不同試件用不同線條表示]從圖中可以看出，理論計(jì)算的變形值與試驗(yàn)實(shí)測(cè)變形值的變化趨勢(shì)基本一致。在彈性階段，理論計(jì)算值與試驗(yàn)值吻合較好，隨著荷載的增加，結(jié)構(gòu)進(jìn)入非線性階段，由于理論計(jì)算中對(duì)材料非線性和結(jié)構(gòu)損傷的考慮相對(duì)簡(jiǎn)化，導(dǎo)致計(jì)算值與試驗(yàn)值出現(xiàn)一定偏差，但總體上仍能反映結(jié)構(gòu)變形的基本規(guī)律。這表明本文所采用的變形計(jì)算方法在一定程度上能夠合理地預(yù)測(cè)再生混凝土雙肢剪力墻的變形性能，為工程設(shè)計(jì)提供了一定的參考依據(jù)。但為了進(jìn)一步提高計(jì)算精度，還需要考慮更多的因素，如再生混凝土的非線性本構(gòu)關(guān)系、鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)滑移以及結(jié)構(gòu)的損傷累積等，對(duì)計(jì)算方法進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化和完善。3.3影響因素分析3.3.1再生骨料取代率的影響再生骨料取代率是影響再生混凝土雙肢剪力墻抗震性能的關(guān)鍵因素之一。隨著再生骨料取代率的增加，再生混凝土的力學(xué)性能發(fā)生顯著變化，進(jìn)而對(duì)雙肢剪力墻的抗震性能產(chǎn)生多方面的影響。在力學(xué)性能方面，研究表明，隨著再生骨料取代率的提高，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和彈性模量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。例如，[具體文獻(xiàn)]通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)再生骨料取代率從0增加到100%時(shí)，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度下降了約[X1]%，抗拉強(qiáng)度下降了約[X2]%，彈性模量下降了約[X3]%。這是因?yàn)樵偕橇媳砻娓街杏不嗌皾{，導(dǎo)致其表面粗糙、孔隙率大、吸水率高，與水泥漿之間的粘結(jié)性能較差，在受力過程中，再生骨料與水泥漿之間的界面容易產(chǎn)生裂縫和破壞，從而降低了混凝土的整體強(qiáng)度和彈性模量。這些力學(xué)性能的變化對(duì)雙肢剪力墻的抗震性能產(chǎn)生了直接影響。從滯回曲線來看，隨著再生骨料取代率的增加，滯回曲線的飽滿程度逐漸降低，捏縮現(xiàn)象更加明顯，表明試件的耗能能力逐漸減弱。這是因?yàn)樵偕橇吓c水泥漿之間的界面粘結(jié)強(qiáng)度較低，在反復(fù)荷載作用下，界面處更容易產(chǎn)生裂縫和滑移，導(dǎo)致試件的剛度退化較快，無法充分發(fā)揮耗能作用。在骨架曲線方面，再生骨料取代率的增加使得骨架曲線的峰值荷載和極限位移均有所降低，說明雙肢剪力墻的承載力和延性隨著再生骨料取代率的提高而下降。這是由于再生混凝土力學(xué)性能的下降，導(dǎo)致試件在受力過程中更容易發(fā)生破壞，限制了其承載能力和變形能力的發(fā)揮。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，可以進(jìn)一步明確再生骨料取代率對(duì)雙肢剪力墻抗震性能各指標(biāo)的影響程度。以本文試驗(yàn)中的試件為例，當(dāng)再生骨料取代率為[R1]%時(shí)，試件的位移延性系數(shù)為[μ1]，耗能能力為[E1]；當(dāng)再生骨料取代率增加到[R2]%時(shí)，位移延性系數(shù)下降到[μ2]，耗能能力降低到[E2]。通過計(jì)算可知，位移延性系數(shù)下降了約[(μ1-μ2)/μ1×100%]%，耗能能力降低了約[(E1-E2)/E1×100%]%。這些數(shù)據(jù)表明，再生骨料取代率的增加對(duì)雙肢剪力墻的延性和耗能能力有較大的負(fù)面影響，在實(shí)際工程應(yīng)用中，需要嚴(yán)格控制再生骨料取代率，以確保雙肢剪力墻的抗震性能滿足要求。3.3.2軸壓比的影響軸壓比是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件的軸向壓力設(shè)計(jì)值與構(gòu)件的全截面面積和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘積之比，它是影響再生混凝土雙肢剪力墻抗震性能的重要參數(shù)之一。軸壓比的變化會(huì)導(dǎo)致雙肢剪力墻在受力過程中的應(yīng)力狀態(tài)和破壞模式發(fā)生改變，從而對(duì)其抗震性能產(chǎn)生顯著影響。當(dāng)軸壓比較小時(shí)，雙肢剪力墻主要發(fā)生彎曲破壞。在這種情況下，墻肢底部首先出現(xiàn)水平裂縫，隨著荷載的增加，裂縫逐漸向上延伸，墻肢底部的混凝土被壓碎，鋼筋屈服，最終導(dǎo)致構(gòu)件破壞。由于彎曲破壞具有一定的延性，構(gòu)件在破壞前能夠承受較大的變形，因此在小軸壓比情況下，雙肢剪力墻具有較好的抗震性能。隨著軸壓比的增大，雙肢剪力墻的破壞模式逐漸從彎曲破壞轉(zhuǎn)變?yōu)閺澕羝茐纳踔列眽浩茐?。在彎剪破壞時(shí)，墻肢除了出現(xiàn)水平裂縫外，還會(huì)出現(xiàn)斜裂縫，連梁也會(huì)產(chǎn)生明顯的剪切裂縫，構(gòu)件的破壞是由彎曲和剪切共同作用引起的。而在斜壓破壞時(shí)，墻肢腹部出現(xiàn)大量的斜向裂縫，混凝土被斜向壓碎，構(gòu)件的破壞較為突然，延性較差。這是因?yàn)檩S壓比的增大使得墻肢的軸向壓力增大，在水平荷載作用下，墻肢內(nèi)部的剪應(yīng)力也相應(yīng)增大，導(dǎo)致構(gòu)件更容易發(fā)生剪切破壞。軸壓比對(duì)雙肢剪力墻抗震性能指標(biāo)的影響也十分明顯。在承載力方面，適當(dāng)增大軸壓比可以提高雙肢剪力墻的初始承載力。這是因?yàn)檩S向壓力的存在可以增加混凝土的抗壓強(qiáng)度，使得構(gòu)件在受力初期能夠承受更大的荷載。然而，當(dāng)軸壓比超過一定限值后，隨著軸壓比的繼續(xù)增大，構(gòu)件的后期承載能力和延性會(huì)顯著降低。這是因?yàn)檫^大的軸壓比會(huì)導(dǎo)致混凝土在受壓區(qū)過早被壓碎，鋼筋無法充分發(fā)揮其強(qiáng)度，從而降低了構(gòu)件的承載能力和變形能力。在延性方面，軸壓比的增大使得雙肢剪力墻的位移延性系數(shù)逐漸減小，表明構(gòu)件的延性性能逐漸變差。這是由于軸壓比的增加導(dǎo)致構(gòu)件的破壞模式逐漸向脆性破壞轉(zhuǎn)變，在破壞前能夠承受的非彈性變形減小。在耗能能力方面，軸壓比的變化對(duì)雙肢剪力墻的耗能能力也有一定影響。一般來說，在小軸壓比情況下，構(gòu)件的耗能能力較好，隨著軸壓比的增大，耗能能力逐漸降低。這是因?yàn)樵诖筝S壓比下，構(gòu)件的破壞較為突然，無法充分發(fā)揮其耗能機(jī)制，從而降低了耗能能力。綜上所述，軸壓比對(duì)再生混凝土雙肢剪力墻的抗震性能有著重要影響。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，需要合理控制軸壓比，根據(jù)建筑物的抗震設(shè)防要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇合適的軸壓比范圍，以確保雙肢剪力墻在地震作用下具有良好的抗震性能。同時(shí)，對(duì)于軸壓比較大的雙肢剪力墻，應(yīng)采取相應(yīng)的構(gòu)造措施，如增加墻肢的配筋率、設(shè)置約束邊緣構(gòu)件等，以提高構(gòu)件的延性和抗震能力。3.3.3配筋率的影響配筋率是指受力鋼筋截面面積與構(gòu)件有效截面面積之比，它對(duì)再生混凝土雙肢剪力墻的抗震性能有著重要影響。合理的配筋率能夠提高雙肢剪力墻的承載能力、延性和耗能能力，增強(qiáng)其在地震作用下的抗震性能。隨著配筋率的增加，再生混凝土雙肢剪力墻的承載能力得到顯著提高。這是因?yàn)殇摻钭鳛橹饕氖芰?gòu)件，能夠承擔(dān)大部分的拉力和壓力，與混凝土協(xié)同工作，共同抵抗外部荷載。當(dāng)配筋率較低時(shí)，在荷載作用下，混凝土首先達(dá)到其極限強(qiáng)度，出現(xiàn)裂縫并逐漸破壞，此時(shí)鋼筋的作用尚未充分發(fā)揮，導(dǎo)致構(gòu)件的承載能力較低。而當(dāng)配筋率增加時(shí)，更多的鋼筋參與受力，能夠承受更大的荷載，從而提高了雙肢剪力墻的承載能力。例如，[具體文獻(xiàn)]通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)配筋率從[ρ1]%增加到[ρ2]%時(shí)，再生混凝土雙肢剪力墻的極限承載力提高了約[X4]%。配筋率的增加對(duì)雙肢剪力墻的延性也有積極影響。延性是衡量結(jié)構(gòu)在破壞前承受非彈性變形的能力，良好的延性能夠使結(jié)構(gòu)在地震作用下吸收更多的能量，避免發(fā)生脆性破壞。隨著配筋率的提高，構(gòu)件在受力過程中，鋼筋能夠約束混凝土的變形，延緩裂縫的開展和貫通，使得構(gòu)件在破壞前能夠承受更大的變形，從而提高了雙肢剪力墻的延性。從試驗(yàn)結(jié)果來看，配筋率較高的試件，其位移延性系數(shù)相對(duì)較大，說明其延性性能較好。例如，在本文試驗(yàn)中，配筋率為[ρ3]%的試件位移延性系數(shù)為[μ3]，而配筋率為[ρ4]%（ρ4＞ρ3）的試件位移延性系數(shù)提高到了[μ4]，表明配筋率的增加有效地提高了雙肢剪力墻的延性。在耗能能力方面，配筋率的增加有助于提高再生混凝土雙肢剪力墻的耗能能力。在地震作用下，結(jié)構(gòu)通過耗能來消耗地震能量，減輕地震對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞。鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)滑移以及鋼筋的屈服變形等過程都能夠消耗能量。當(dāng)配筋率增加時(shí)，更多的鋼筋參與耗能，使得構(gòu)件在反復(fù)加載過程中能夠吸收更多的能量，從而提高了雙肢剪力墻的耗能能力。通過對(duì)滯回曲線的分析可以發(fā)現(xiàn)，配筋率較高的試件滯回曲線所圍成的面積較大，說明其耗能能力較強(qiáng)。例如，配筋率為[ρ5]%的試件在加載過程中的累積耗能值為[E3]，而配筋率為[ρ6]%（ρ6＞ρ5）的試件累積耗能值增加到了[