钢筋混凝土联肢墙小跨高比复合斜筋连梁抗震性能试验研究

钢筋混凝土联肢剪力墙或联肢筒壁中的连梁是抗震关键部件。小跨高比连梁因剪弯比高,不采取特殊措施难以满足高剪力条件下的高延性要求。现行设计规范使用的交叉暗撑连梁虽抗震抗剪能力及延性好,但钢筋绑扎困难;现行规范降低抗剪能力上限、强化配箍要求的普通配箍连梁则抗剪能力过低、延性依然不足。为此,有必要寻求一种不需内力或刚度折减的高抗剪能力、高延性、便于施工的小跨高比连梁设计方案。为适应小跨高比连梁的受力特征,提出一种由交叉斜筋和上、下L形斜筋复合配筋的新设计方案,并完成19个具有不同跨高比、不同剪压比和不同斜筋———L形筋用量比的足尺连梁低周交变加载试验。试验结果表明,采用新方案配筋的连梁具有良好的抗震性能;剪跨比为0.8~2.5的该类连梁在剪压比高达0.3及以上时仍具有不低于4.0~5.0的位移延性,且施工难度明显降低。这种新的连梁配筋方案可推荐用于高抗震等级的建筑结构。     

新配筋方案小跨高比连梁有效性的有限元验证

试验表明,新配筋方案小跨高比连梁具有较高的延性和耗能能力,且施工便捷,但试验数据不多.利用有限元软件ANSYS对新配筋方案小跨高比连梁的有效性进行了补充验证.数值分析结果与试验结果基本一致,新配筋方案小跨高比连梁的应力场分布更均匀,抗剪能力比普通配筋连梁更强.     

新配筋方案小跨高比连梁受剪承载力计算

联肢剪力墙中的洞口连梁一般为小跨高比连梁,这种连梁的受剪承载力计算目前尚未很好解决。根据9个沿梁截面高度布置三层封闭箍筋连梁的试验结果,分析了影响连梁破坏形态、位移延性系数和耗能比的因素。研究了连梁跨高比、截面尺寸、材料强度、箍筋数量和纵向钢筋数量对其受剪承载力的影响。在此基础上,通过多元回归分析,建立了新配筋方案小跨高比连梁受剪承载力计算公式,提出了相应的剪压比限值。受剪承载力公式的预测值与试验值吻合良好。     

新型配筋小跨高比洞口连梁的性能及设计方法

洞口连梁是钢筋混凝土抗震联肢剪力墙中保证延性及耗能性能的关键部件,但小跨高比洞口连梁因其特殊剪切受力机理,使它在不采取特殊配筋构造措施的前提下难以满足所需的延性要求。本文作者所在研究组通过对小跨高比洞口连梁的剪 弯受力机理的分析研究,提出了一种采用附加对角斜筋和菱形筋的新型配筋方案。经过共计20个接近足尺连梁试件低周反复加载试验证实,这种配筋方案的洞口连梁具有良好的延性及耗能性,且施工难度不大。本文在总结已完成试验结果的基础上,为此类新型配筋小跨高比连梁提出了一整套设计方法,供工程设计及修订国家标准参考。     

改善洞口连梁抗震性能的一种有效配筋方案

抗震钢筋混凝土剪力墙或核心筒壁的小跨高比洞口连梁属于两端刚接、反弯点在跨中的反对称弯曲深梁，剪弯比很大，至今国内外仍未找到一种既便于施工，又能保证剪切失效发生在连梁达到所需较大位移延性之后的有效配筋方案。通过四个足尺试验的低周交变加载试验，证实采用这类配筋方案的跨高比为1．0的连梁仍能普遍达到5．0以上的位移延性系数和良好的塑性耗能能力，且施工方便，对墙厚无专门要求。这一方案预计能为工程界提供一种改善小跨高比连梁抗震性能的有效措施。     

新配筋方案联肢剪力墙的有限元仿真分析

钢筋混凝土联肢剪力墙具有较好的抗震性能,是现代高层结构中常用的结构形式,而洞口连梁是墙肢之间的传力纽带,其强度、刚度和变形性能决定联肢剪力墙的抗震性能。因此设计高延性、良好塑性耗能的小跨高比连梁联肢剪力墙是国内外研究人员至今有待解决的问题之一。本文基于刘清山等人的试验研究,用ABAQUS非线性分析了沿连梁截面高度配置分层封闭箍筋,并在箍筋顶、底部纵筋靠近墙肢1/4梁高的长度范围内套上PVC套管,且墙肢底部约束边缘构件采用分段配箍、墙肢端部1/4墙宽度范围内纵筋外部套上PVC套管的新配筋方案。分析结果表明,新配筋方案不仅施工简便,结构的受剪承载力、延性和变形也有所提高。     

小跨高比连梁中配置500 MPa钢筋的对比试验研究

完成两根小跨高比剪力墙连梁在低周反复荷载作用下的试验,考察了配有500 MPa钢筋和HRB 335钢筋的对角斜筋连梁的抗震性能并且对比这两种配筋形式的连梁在相同跨高比,相近剪压比、配箍特征值下抗震性能的差异。     

采用新配筋方案小跨高比抗震连梁的试验研究

洞口连梁是抗震联肢剪力墙塑性耗能机构的关键部件,但高延性小跨高比连梁的设计仍是国内外抗震钢筋混凝土结构中至今未能有效解决的问题之一。本文作者所在研究组提出的加设对角交叉斜筋及菱形斜筋的新配筋方案,经试验证明其抗震性能优良,且便于施工,是解决这一难题的有效出路。本文着重介绍所完成的第二批低配筋率构件的试验结果以及从中得出的主要规律。     

Experimental study on seismic behavior and shear capacity of FRC coupling beams with small span-to-depth ratio

为了改善小跨高比连梁的抗震性能,采用纤维增强混凝土（FRC）替代连梁中的普通混凝土,考虑跨高比、箍筋间距和FRC强度等因素的影响,设计了7个小跨高比FRC连梁试件和1个普通混凝土连梁对比试件。通过拟静力试验,观察连梁试件在低周反复荷载作用下的破坏过程和形态,研究其滞回特性、变形能力、耗能能力及刚度退化等。结果表明：8个小跨高比连梁试件发生了剪切破坏或弯曲剪切破坏;跨高比和配筋相同的FRC连梁的受剪承载力和位移延性系数比普通混凝土连梁分别提高了9.71%和24.31%,达到破坏荷载时的累积耗能是普通混凝土连梁的1.5倍,采用FRC可提高连梁的承载能力、延性和耗能能力;随着跨高比增大和箍筋数量的增加,连梁的变形和耗能能力提高。基于试验结果和受剪机制分析,提出了小跨高比连梁的受剪承载力计算式,其计算值与试验值吻合较好。     

小跨高比纤维增强混凝土连梁抗震性能试验及受剪承载力研究

为了改善小跨高比连梁的抗震性能,采用纤维增强混凝土(FRC)替代连梁中的普通混凝土,考虑跨高比、箍筋间距和FRC强度等因素的影响,设计了7个小跨高比FRC连梁试件和1个普通混凝土连梁对比试件。通过拟静力试验,观察连梁试件在低周反复荷载作用下的破坏过程和形态,研究其滞回特性、变形能力、耗能能力及刚度退化等。结果表明:8个小跨高比连梁试件发生了剪切破坏或弯曲剪切破坏;跨高比和配筋相同的FRC连梁的受剪承载力和位移延性系数比普通混凝土连梁分别提高了9.71%和24.31%,达到破坏荷载时的累积耗能是普通混凝土连梁的1.5倍,采用FRC可提高连梁的承载能力、延性和耗能能力;随着跨高比增大和箍筋数量的增加,连梁的变形和耗能能力提高。基于试验结果和受剪机制分析,提出了小跨高比连梁的受剪承载力计算式,其计算值与试验值吻合较好。     

小跨高比连梁新配筋方案的受力性能研究

连接墙肢与墙肢的连梁是剪力墙结构中的重要耗能构件。用ANSYS9.0对沿梁截面高度配3层箍筋的小跨高比连梁的受力性能进行了非线性有限元分析,分析了连梁在反复水平荷载作用下的强度、刚度、裂缝开展情况、钢筋和混凝土的应力及应变分布规律。研究表明:小跨高比连梁配3层箍筋时,有效地约束了混凝土裂缝开展,各受力钢筋的承载力得到了充分发挥,连梁具有较好的延性和耗能能力。     

螺栓灌胶节点对螺栓钢板加固钢筋混凝土连梁抗震能力影响的试验

为了提高小跨高比既有连梁的抗震性能,提出了一种新型的螺栓钢板加固法和一种新型的钢板屈曲控制装置。按照1∶2比例制作3个钢筋混凝土连梁试件,通过低周往复荷载试验研究了螺栓灌胶节点对钢板加固钢筋混凝土连梁的影响。结果表明:未采用螺栓钢板法加固的连梁呈现出脆性剪切破坏;采用螺栓钢板法进行普通高强螺栓加固的连梁,其强度和延性并没有提高;采用螺栓钢板法进行螺栓灌胶节点加固的连梁,其强度、延性和耗能能力得到大幅度提高。     

纤维增强混凝土对角斜筋小跨高比连梁抗震性能试验研究及受剪承载力分析

为了改善小跨高比连梁的抗震性能,考虑连梁跨高比和对角斜筋配筋率的影响,在课题组前期试验的基础上,在对角斜筋上增设拉筋,制作3个纤维增强混凝土（FRC）对角斜筋小跨高比连梁试件,对其进行拟静力试验,分析连梁的破坏形态、滞回耗能、刚度退化以及延性等抗震性能。基于试验结果及小跨高比连梁的受剪机理,建立连梁受剪承载力计算公式。结果表明,在小跨高比连梁对角斜筋上增设拉筋之后,跨高比为1.25和1.5的连梁,由原来的剪切破坏变为弯曲剪切破坏,并提高了连梁的延性、抗损伤能力和耗能能力;提出的连梁受剪承载力计算公式的计算值与试验值吻合较好。     

反复荷载下联肢剪力墙结构连系梁的性能

本文介绍了1985年在清华大学结构工程研究所进行的15个普通配筋连系梁的试验结果,结合1983年进行的另一批21个连系梁试验结果,研究了名义剪压比、剪箍比、跨高比等因素对低周反复荷载下连系梁的延性、耗能性能、破坏形态的影响。在跨高比小于3时,名义剪压比、剪箍比是影响连系梁性能的主要参数。最后并对连系梁的设计提出了建议。     

配置斜筋单排配筋混凝土双肢剪力墙抗震性能试验研究

在水平地震作用下,低轴压比的单排配筋混凝土剪力墙易在底部施工缝处产生剪切滑移现象,影响其耗能能力,在剪力墙底部配置斜向钢筋可以较好地避免此现象发生。为研究配置斜筋单排配筋混凝土双肢剪力墙的抗震性能,对3个1/2缩尺的单排配筋混凝土双肢剪力墙进行了拟静力试验,研究了在墙肢及连梁中配置斜筋对混凝土双肢剪力墙破坏机制与抗震性能的影响。对比分析了配置斜筋双肢墙与未配置斜筋双肢墙的破坏形态、滞回特性、承载力、延性、刚度和耗能能力。试验结果表明:在墙肢配筋量相同的条件下,在墙肢底部设置适量的斜筋,可提高双肢墙的延性和耗能能力,并对其破坏机制产生影响;在墙肢分布钢筋量不变条件下,在墙肢底部和连梁中增设斜筋,可明显提高双肢墙的延性和耗能能力。     

钢筋混凝土梁的变幅滞回性能及其损伤评价

基于22根具有不同配筋率和配箍率的钢筋混凝土梁试件的变幅加载试验,研究钢筋混凝土梁的变幅滞回性能、承载力和加载刚度的衰变规律及其损伤评估方法,提出变幅滞回荷载作用下钢筋混凝土梁的损伤量化指标,分析了峰值位移、累积滞回耗能和加载历程对RC梁损伤的影响。研究表明：对于变幅滞回荷载作用下钢筋混凝土梁,耗能能力衰减指数、承载力衰减指数和加载刚度衰减指数的发展不完全同步,但三者都与历史峰值位移、累积滞回耗能有关;耗能能力衰减指数与承载力衰减指数呈波动型非单调增长,而加载刚度衰减指数呈单调增长趋势,因此加载刚度衰减指数更适合用来作为变幅滞回钢筋混凝土梁的损伤评价指标;当RC梁的延性系数较小时（k_,max< 3）,其损伤与延性系数保持正相关关系,累积滞回耗能数量和峰值位移出现时点对这一关系影响甚微,而配箍率的增加能够明显降低RC梁的损伤。因此,控制延性系数并提高配箍率是控制RC梁地震损伤的一个稳定而有效的途径。     

内嵌钢板混凝土组合连梁抗震性能试验研究

为改善传统高层建筑剪力墙连梁的抗震性能,设计并制作3个内嵌钢板混凝土组合(SPC)连梁和1个交叉斜筋钢筋混凝土连梁试件并进行低周往复加载试验。试件变化参数包括连梁纵筋配筋率和配板形式。对比分析各连梁的破坏过程、滞回性能、耗能能力、强刚度退化、承载力、延性以及变形能力等。结果表明,连梁试件发生弯剪和弯曲两种破坏模式;增大连梁纵筋配筋率在提高承载力的同时降低了试件的延性变形;在配板率相同情况下,钢板形式由单钢板改变为拉结双层钢板,连梁受力性能相似,当单层钢板厚度较大时可采用双层钢板设计方案;钢板的设置可有效提高试件的承载力与延性,较好改善滞回曲线的捏拢效应,同时参与连梁端部塑性铰区的抗弯,提供较大的抵抗弯矩,钢板的受压作用也可提高塑性铰的转动能力。与交叉配筋钢筋混凝土连梁相比,利用钢板良好的承载力和延性变形能力,内嵌钢板混凝土组合连梁具有稳定的滞回性能和耗能能力且施工简单,其综合抗震性能优于传统配筋混凝土连梁。     

陶粒砼对角斜配筋连梁的力学性能与计算

本文通过4根足尺对角斜配筋连梁和14根传统配筋连梁试件,在低周反复荷载作用下受力性能的试验研究表明,采用对角斜配筋不仅可以提高连梁的抗剪和抗弯能力,而且可以大大改善连梁的滞回延性和耗能性能。     

Seismic behavior of coupled shear wall structures with various concrete and steel coupling beams

A novel 2‐level yielding steel coupling beam (TYSCB) has been developed to enhance the seismic performance of coupled shear wall systems. The TYSCB consists of a shear‐yielding beam designed to yield first under minor earthquakes and a bend‐yielding beam designed to yield under severe earthquakes. A comparison of seismic behavior of 4 20‐storey coupled shear wall structures with reinforced concrete coupling beams, complete steel coupling beams, fuse steel coupling beams, and TYSCB is presented. The dimensions and force‐displacement curves of these coupling beams are first designed. Nonlinear dynamic analyses on these structures are carried out under minor and severe earthquakes. The seismic behavior of these models is studied by comparing their storey shear forces, storey drift ratios and ductility demands. The results show that the base shear and storey drift of the structure with TYSCB under both minor and severe earthquakes are less than those of structures with concrete coupling beams and complete steel coupling beams. Furthermore, the ductility demand of coupled shear walls with TYSCB subjected to severe earthquakes can be greatly released compared with those using fuse steel coupling beams. This indicates that the proposed TYSCB has a better balance between ductility demand and energy dissipation, compared to traditional steel coupling beams.