本研究由 Xi’an University of Architecture & Technology（土木工程学院、西安建筑科技大学）牵头完成，主要作者为 Yan Zhou、Shansuo Zheng、Liuzhuo Chen、Li Long、Liguo Dong、Jie Zheng。文章发表于2021年《Engineering Structures》期刊（Volume 238，文章编号112154）。
强化混凝土墙体因其在水平抗侧力和刚度方面的优越性能，被广泛运用于现代建筑结构设计中。墙体的性能通常由剪跨比（aspect ratio）分类，不同的剪跨比导致的破坏模式（如弯曲、剪切和滑动剪切等）截然不同。然而，随着钢筋在氯化物侵袭环境中的腐蚀劣化（chloride attack），墙体材料的物理及力学性能明显下降，耐震性能进一步受损。在沿海环境下，结构墙体因材料腐蚀导致抗震能力的评估存在挑战，这是由于关于腐蚀墙体和抗震性能研究不足所致。
尽管从上世纪70年代以来，对于不同剪跨比的墙体已有超过1100次实验完成，揭示了剪跨比对墙体载荷性能及极限形变的影响，但现有研究更多集中在未腐蚀良好状态下的钢筋混凝土（RC）墙体，难以覆盖真实环境中的腐蚀影响。因此，对服役于氯化物环境中的RC墙体进行耐震性能退化及剩余抗侧力的系统研究具有紧迫性。
本研究通过实验与建模结合的方法，旨在发展一个可靠的衰变模型以预测腐蚀墙体的抗震响应，并提出适用于不同剪跨比的抗侧力推导公式，为抗震评估提供新工具。
本研究由两大核心实验部分构成，之后进行了分析建模和参数研究。
1. 试验设计及测试样本
根据中国《混凝土结构设计规范》GB50010-2015，设计制作了7个RC墙体样本，包括不同剪跨比（hw/lw=1.0和2.0）、轴力比（0.1、0.2、0.3）、水平配筋率（0.28%、0.38%）、腐蚀程度（裂缝宽度ω分为0 mm、0.8 mm和1.2 mm）等变量。样本截面规格为700×100 mm，墙厚100 mm。墙体使用C30混凝土，28天轴心抗压强度为20.6 MPa，HRB335纵向钢筋（直径12 mm）和HPB300水平钢筋（直径6 mm）。具体参数如表1所示。
2. 加速腐蚀试验
通过盐雾喷洒（salt-spraying）模拟氯化物侵蚀过程。盐雾室使用5±1%浓度NaCl溶液，采用间歇喷雾（喷20分钟，间隔40分钟）及湿干交替循环（45°C/90%湿度喷雾与60°C干燥）模拟自然环境。腐蚀进程通过混凝土裂缝宽度控制，三点测量平均裂缝宽度作为腐蚀程度的量化指标。当裂缝宽度达到设计值后移出盐雾室，并对钢筋进行称重分析实际腐蚀质量损失。
3. 准静态循环加载试验
通过500吨伺服液压负载设备对样本的水平承载能力进行准静态循环试验。在加载试验中，首先通过力控模式达到屈服位移δy后，切换位移控制模式，分别施加三次循环以研究房屋延性、极限承载力和滞回性能。
4. 模型开发与验证
为分析腐蚀对RC墙体抗震性能的影响，研究改进了结合剪切－弯矩耦合（shear-flexure interaction）的多竖向线单元模型（SFI-MVLEM），在该模型中加入了钢筋道尔作用和混凝土剪切摩擦等参数以模拟腐蚀后的性能劣化。钢筋屈服强度、混凝土软化参数等由已有实验回归方程（如Vu等人的公式）计算。
5. 参数化研究与抗侧力预测公式
基于改进模型，研究了腐蚀程度、轴力比、剪跨比、横向钢筋率等对墙体抗震性能的影响，通过高达270组有限元分析，提出了适用于腐蚀墙体的抗侧力计算公式，修订了现行设计简化公式。
1. 腐蚀程度与抗震性能关系 实验表明，腐蚀程度与滞回曲线的捏闭（pinching）现象显著相关，随着腐蚀水平的增高，墙体刚度退化加速，极限承载力下降9.2%，而极限位移减少28.5%，表现出更脆性的破坏模式。
2. 轴力比与墙体表现 轴力比例越高，墙体的承载力和模量越大，但滞回曲线的峰值后快速下降，延性衰退显著，显示了轴力对混凝土剪切破坏的抑制和对屈曲的加剧效应。
3. 剪跨比与配筋率 低剪跨比墙体更倾向于剪切破坏，而较高剪跨比的墙体屈服平台更明显，消耗更多能量。增大水平配筋率对腐蚀墙体的抗弯性能有积极效果，但对剪切承载力提升有限。
4. 改进模型的准确性 通过与实验滞回曲线的对比，所开发模型对峰值载荷的模拟误差小于25%，证明其可普遍适用。尤其在腐蚀钢筋剪切作用显著影响滞回捏闭现象的情况下，所调整的道尔作用参数更为合理。
5. 抗侧力预测公式 基于270组模拟数据，研究提出了修订的抗侧力预测公式，分别针对低剪跨比（参考Gulec’s公式）和高剪跨比（修正GB50010公式）进行了扩展，结果显示所有预测值均在±30%误差范围内。
本研究首次系统引入腐蚀效应对钢筋混凝土墙体抗震性能的综合影响评估，从实验、建模到预测公式形成了完整的分析闭环。其创新点主要包括： 1. 将腐蚀裂缝宽度引入结构评估，提供直观的腐蚀量化方法。 2. 开发了针对腐蚀墙体的改进模型，解决了以往研究无法全面反映轴力、剪跨比及配筋率相互作用的缺陷。 3. 提出的抗侧力预测公式可直接应用于沿海腐蚀环境下的混凝土墙体设计与评估。
本文在盐雾环境中测试了7组RC墙体试件，在腐蚀产品膨胀、强度流失与耐久性退化的基础上，验证了材料层面的劣化机制和宏观性能的关联性。其成果为抗震设计、退化结构评估提供了科学依据，也为跨领域的耐久性−抗震性能研究奠定了基石。未来可进一步扩展至三维建筑建模及实际工程实施验证。