矮墙效应带边框开竖缝钢筋混凝土低矮墙的抗震性能

为了改善底层框架砌体房屋的抗震性能，根据震害经验总结，在底层设置一定数量的抗震墙，使结构侧向刚度沿高度分布相对较为均匀。在实际工程中，其钢筋混凝土抗震墙的高宽比往往小于1.0，一般称之为低矮抗震墙。

低矮抗震墙是以受剪为主，其破坏形式为剪切破坏。为了改善低矮抗震墙的性能，研究人员采用了不同的处理方法：有的对结构中的低矮墙提出了开竖缝方案，将低矮墙板变为一组墙板柱，使其由受剪破坏状态变为受弯剪破坏状态，提高了墙体的变形能力和耗能能力，但刚度和承载能力降低较多。另有学者提出在混凝土墙板上开缝槽的方案，且允许墙板纵横向钢筋穿过，开缝槽墙的初始刚度和承载能力与整体墙相比降低不多，但其破坏形态仍为剪切破坏，其变形能力和耗能能力虽较整体墙有所提高，但与开竖缝墙相比就差得比较多 。

矮墙效应对比模型试验

围绕改善这种带边框低矮墙的抗震性能，研究人员进行了大量试验研究及理论分析，旨在使改善性能后的墙体既具有较好的变形和耗能能力，又具有较大的刚度和承载能力。

为了解整体低矮抗震墙和开竖缝低矮抗震墙的性能，制作了五个试件，其中一个为整体墙，四个为开竖缝墙。为了研究开竖缝墙中的墙板柱高宽比的变化对墙体抗震性能的影响，开竖缝墙又分为中间开一道竖缝和开两道竖缝，所有开竖缝试件中的水平钢筋均在竖缝处断开，并在竖缝的两侧各设置暗柱。开竖缝墙在竖缝处的处理方式又分为两种：一种为在竖缝中预先放置两块预制的15mm厚的水泥砂浆板条，然后再浇筑混凝土；另一种是直接浇筑混凝土，使之成为仅水平钢筋断开的整体混凝土墙板。五个试件的边框尺寸和配筋均相同。

矮墙效应抗震性能

（1）在带边框的低矮钢筋混凝土墙上开竖缝至梁底，并在竖缝处放置预制的隔板，使带边框的低矮墙分成两个或三个高宽比大于1.5的墙板单元，可以大大改善带边框低矮墙的抗震性能，其弹性刚度和极限承载能力与整体低矮墙相比降低不多，但变形和耗能能力大为提高。五个模型试验的滞回曲线如图《模型试验的滞回曲线》所示。

（2）从墙体的对比试验结果可以看出，在竖缝处放入两块砂浆板的墙体抗震性能优于仅断开水平钢筋的整浇混凝土墙体。因此，在竖缝处放置两块预制的隔板是必要的措施。隔板宽度可与混凝土墙的厚度相同，其厚度可采用40～50mm。为增强隔板的刚性，可采用预制混凝土板条，并在内部配制φ6网状钢筋。

（3）开竖缝墙的竖缝两侧应设置暗柱。暗柱对竖缝两侧的混凝土裂缝的形成和开展有一定的限制作用，同时暗柱能够提高墙板单元的承载能力和极限变形能力。暗柱的截面范围为1.5~2.0倍的墙体厚度，其纵向配筋宜采用4φ16但不应小于4φ14，暗柱宜采用封闭箍筋，箍筋可采用φ8，最大箍筋间距不宜大于200mm，在暗柱的上、下两端应适当加密。

（4）带边框开竖缝低矮墙的边框柱的纵筋和箍筋对墙体的极限承载能力和变形能力有很大影响，其边框柱的配筋不应小于无钢筋混凝土抗震墙的框架柱的配筋要求。

（5）带边框开竖缝低矮墙的边框梁，在竖缝对应部位将受到因竖缝作用引起的附加剪力，应在竖缝两侧1.0~1.5倍梁高范围内将箍筋加密，其箍筋间距不应大于100mm。

（6）从所进行的开一道和两道竖缝的试验结果来看，对整体墙抗震性能的改善基本相同，从改善带边框低矮墙的抗震性能、提高变形和耗能能力的效果出发，建议开竖缝墙的墙板单元的高度比不应小于1.5，但也不宜大于2.5 。

以下三种情况应考虑“矮墙效应”。

（1）高宽比小于3的墙。

（2）底部为框架砖房的混凝土剪力墙，上部为砌体，混凝土部分的高宽比很容易小于3，形成抗震很不利的“矮墙”。

（3）框支结构中，落地墙在框支层剪力较大，按剪跨比计算也可能出现剪切破坏的矮墙效应，为了保证抗震墙在大震时的受剪承载力，只考虑有拉筋约束部分（边缘构件）的混凝土受剪承载力。当然如果在墙肢边缘构件以外部位的两排钢筋间设置直径不小于8mm，间距不大于400mm的拉接筋，则抗震墙受剪验算可计入混凝土的受剪作用 。

（1）提高墙肢延性，避免脆性破坏。剪力墙结构中，若墙肢的长度过长，其墙肢的高宽比(总高度/总宽度)有可能小于3，高宽比小于3的墙肢在地震作用下的破坏形态为剪切破坏，类似短柱属脆性破坏，称为矮墙效应。这类墙肢的延性差，于抗震不利。细高的剪力墙（高长比大于3）容易设计成弯曲破坏或弯剪型的延性剪力墙，从而可避免脆性的剪切破坏。

（2）避免单片剪力墙承担的水平剪力过大。结构整体计算中这类墙肢承受了很大的楼层剪力，而其他小的墙肢承受的剪力很小，一旦地震特别是超烈度地震时，这类墙肢容易首先遭到破坏，而小的墙肢又无足够配筋，承载能力很小，使整个结构可能形成各个击破，致使房屋倒塌 。

通常避免设计出矮墙的技术措施主要是：可在剪力墙中开竖向缝或开结构洞，宜采用跨高比大于6的弱连梁，使每个墙肢成为高宽比大于3的墙，以提高其延性 。2100433B

壁效应是指各类化工设备器壁的影响。这种影响主要是指靠近器壁的空间结构与其他部分有很大差别，器壁处的流动状况、传质、传热状况与主流体中也有很大差别。当采用实验规模的小型设备研究传质、传热、反应的规律时，器壁的影响远比大型设备为大。

壁效应可根据对象分为：岸壁效应、斜壁效应、端壁效应、附壁效应等，其中岸壁效应最为常见。

磁效应主要有磁－力效应、磁声效应、磁光效应、磁热效应和磁电效应以及它们的逆效应。

电流的磁效应

1. 何谓电流的磁效应？

a. 电流的磁效应（动电会产生磁）：奥斯特发现：任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应。

b. 非磁性金属通以电流，却可产生磁场，其效果与磁铁建立的磁场相同。

2. 通有电流的长直导线周围产生的磁场。

a. 在通电流的长直导线周围，会有磁场产生，其磁力线的形状为以导线为圆心一封闭的同心圆，且磁场的方向与电流的方向互相垂直。

b.安培定律：通有电流的长直导线周围所建立的磁场强弱，和导线上的电流大小成正比，和导线间的距离成反比。

c. 磁场（或磁力线）的方向：可由右手螺旋定则来决定。

2. 电流方向：右手握住导线，大拇指指向电流的方向。

3. 磁场（或磁力线）方向：四指所指的方向。

4. 载流螺线管产生的磁场

a. 螺线形线圈相当于数十个圆盘形薄磁铁之N极与S极头尾相连所形成的磁场，就好像一个长圆柱形磁铁所造成的磁场。

b. 通有电流的螺线形线圈绕得愈紧密，也就是说单位长度内的匝

数愈多，则轴心处的磁场愈强。

c. 螺线形线圈磁场方向的判定【右手螺旋定则变化】：以右手握住线圈，四指弯曲指向电流方向，大拇指所指的方向即为线圈N 极的一端，也就是线圈内磁力线的方向。

d. 在线圈内部，磁力线的方向是由S极指向N极，离开线圈後，磁力线的方向是由N极指向S极。

e. 圈内磁场较圈外强。

5. 电磁铁的原理

a. 将铁钉（或软铁）插入一螺线形线圈内部，则当线圈通有电流时，线圈内部的磁场将使铁钉磁化，具有磁性。

b. 铁钉磁化後所生成的磁场，加上原有线圈内的磁场，使得总磁场强度大为增强。

c. 当电流切断时，线圈及铁钉的磁性随即消失，利用这种方式得到的磁铁，称为电磁铁。

d. 增强螺线管线圈磁场方法【1】增加单位圈数【2】增强线圈电流【3】放入软磁铁

6. 电磁铁的特性

a. 可藉增大电流及增加线圈数，使其磁力远大于天然磁铁。可以吊运巨大的钢板或废弃汽车。安培计、伏特计中也有电磁铁。

b. 通电产生磁性，电流停止则磁性消失，可随意改变大小和方向，用起来比永久磁铁方便。

磁效应构造

1.线圈（电枢）和铁芯：以细漆包线在铁芯外部缠绕成线圈，以线圈连接转轴可以自由转动。此为电磁铁。

2.场磁铁：为永久磁铁，置于线圈外围。

3.集电环（半圆形金属环）：漆包线两端引线各连接在两个紧贴转轴的半圆形金属环上。

4.电刷：与集电环微微接触，电源提供的电流由电刷输入或自线圈输出。

磁效应原理

1.直流电源流入电磁铁的线圈中，电磁铁产生磁场，并与场磁铁的磁场产生排斥。

2.每转180度，因半圆形金属环跳至另一个电刷，电流方向改变，线圈极性随之改变，使电磁铁与外围磁场始终保持，排斥状态，才能让线圈持续转动。 在磁场中受力作用转动。

震磁效应是由于某些物质有压磁效应或磁致伸缩现象，从而，认为不仅大地震发生后会在局部地区出现地磁场的变化，而且在大地震发生前，由于物质遭受不同的挤压或不同的温度影响，也会使物质的磁性发生变化并反映为局部地磁场异常变化。

因此，利用这种变化有可能预测大地震。还有人认为地震的孕育、发生和发展与局部地磁场的变化是有联系的，并将这种联系统称为震磁效应。为了利用震磁效应必须消除外空电流体系变化对地磁场的影响，大多利用两个或两个以上地磁台（按不同的磁经或磁纬选取）资料相减的办法，来提取震磁效应的“信息” ，进行分析预报地震。