抗震剪力墻小跨高比洞口連梁有效配筋方式及分析模型分析

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1、中文摘要摘要連梁是聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)件，它是墻肢之間傳力的紐帶，其線剛度是影響聯(lián)肢墻側(cè)向剛度以及墻肢中內(nèi)力的關(guān)鍵因素之一，而且是抗震聯(lián)肢墻結(jié)構(gòu)耗散地震能量的首選部位。一方面由于建筑上的需要，小跨高比連梁時有所見；另一方面，在框架一剪力墻和框架．核心簡結(jié)構(gòu)中，因其中的剪力墻和核心筒承擔大部分水平荷載，故有必要選用跨高比偏小的連梁以保證所需的側(cè)向剛度。但是，小跨高比連梁屬于兩端被約束，反彎點在跨中的反對稱彎曲深粱，其受力和變形規(guī)律不同于一般深梁。試驗研究表明，在抗震聯(lián)肢墻中對這類連粱若再用常規(guī)框架梁的抗震設(shè)計方法進行設(shè)計已無法避免其過早發(fā)生剪切破壞，從而無法滿足結(jié)構(gòu)對它的延性要

2、求。至今國內(nèi)外仍未找到一種既方便施工，又能保證剪切失效出現(xiàn)在連梁達到所需的位移延性之后的有效配筋方案。在剛完成的我國新一輪結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范修訂中，小跨高比連梁的抗震設(shè)計方法是被關(guān)注的重點問題之一，并在《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的協(xié)調(diào)會上作過認真討論，但因試驗研究工作尚不夠充分，未能取得一致意見。在這一背景下，《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3—2002)為了滿足工程設(shè)計需要，對小跨高比連梁在沒有充分試驗結(jié)果的情況下，仍采用降低最大作用剪力和提高箍筋用量的設(shè)計方法(雖然這種方法已被國外試驗證明在跨高比小于1．50的連梁中是肯定不能

3、保證延性要求的)，而《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2002)則把這部分內(nèi)容繼續(xù)留作空缺。針對工程設(shè)計中這一急待解決的重要問題，本論文作者所在的研究組對小跨高比連粱進行了系列試驗研究。其中首先通過碩士研究生張彬彬的試驗研究工作，進一步證實《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3—2002)提出的設(shè)計方法不能滿足抗震基本要求；同時查明，國內(nèi)外已提出的某些施工可以接受的改進配筋方案仍未達到較滿意的延性性能。在總結(jié)已有配筋方案的基礎(chǔ)上，本論文作者所在研究組提出了一種工程適用性好的配筋方案，即在傳統(tǒng)配筋基礎(chǔ)上加設(shè)對角斜筋和上、下兩組“L”形筋組成的菱形斜筋的方案。經(jīng)碩士研究生曹云

4、峰四個接近足尺構(gòu)件的低周交變加載試驗，證實這種配筋形式小跨高比連梁(跨高比為1．0)具有良好的延性及塑性耗能能力。為了進一步深入研究工作，本論文的工作集中于以下兩個方面：①通過5個接近足尺構(gòu)件的試驗進一步查明：1)抗剪能力上限提高到K：0．2肋風或更高的可能性；2)連梁箍筋和縱向構(gòu)造筋同時減小到最小構(gòu)造配筋量的可能性；3)不同對角斜筋與菱形斜筋比例對這類小跨高比連梁性能的影響；重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文4)混凝土強度等級對這類小跨高比連梁性能的影響；5)將這一配筋方案應(yīng)用到跨高比為O．8和1．25情況下的有效性。②國外學(xué)者近年來提出，對于剪切效應(yīng)明顯的“非貝努利區(qū)”或“干擾區(qū)”可以用較

5、簡單的“壓桿．拉桿模型”(thestrut—and．tiemodel)作為受力分析的有效“宏觀模型”(macromodel)。小跨高比連梁屬于這類區(qū)域。但本文連梁配筋構(gòu)造特殊，因此，本文任務(wù)在于嘗試對這種配筋方案的深連粱用上述模型來模擬其受力性能。試驗結(jié)果表明：①在抗剪能力上限提高到K=O．2fibho和箍筋與縱向構(gòu)造筋減至最低構(gòu)造數(shù)量的條件下，這類配筋方式的連梁仍具有不小于5．0的位移延性，且耗能能力良好：②在跨高比為0．8—1．25的范圍內(nèi)，連梁都依然保持上述良好性能；③配筋比例應(yīng)以對角斜筋為主，一組“L”形斜筋用量與單向?qū)切苯钣昧康谋戎狄丝刂圃趏．35～0．55的范圍內(nèi)；

6、④通過對曹云峰的試驗與本文試驗的綜合分析，表明C20～C45的混凝土強度等級都是可用的，未發(fā)現(xiàn)混凝土強度在這一范圍內(nèi)偏高或偏低時可能帶來什么不利影響。對比分析結(jié)果表明，本文所提出的適用于這類配筋方式的壓桿一拉桿模型能對連梁受力性能作有效模擬。這類連梁的設(shè)計方法宜在進一步積累跨高比為1．25—2．5的連梁試驗結(jié)果后統(tǒng)一提出，菱形斜筋在連梁中的受力機理和作用也有待用更多試驗來驗證。關(guān)鍵詞：抗震設(shè)計，小跨高比連梁，配筋形式，位移延性，塑性耗能能力壓桿一拉桿模型II英文摘要ABSTRACTCouplingbeamsareimportantelementsincoupledwalls．Th

7、eyareligamentsforpassingforcebetweensingleshearwalls，andtheirlinearstiffnessisoneofthekeyfactorsofaffectinglateralstiffnessofcoupledwailsandtheinternalforcesincoupledwalls，furthermoreⅡleyarethefirstpositionforearthquakeenergydissipationinseis