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。

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。

新配筋方案带板连梁抗震性能对比试验

通过对2个小跨高比新型配筋方案带板连梁与不带板连梁试件在低周反复荷载作用下的对比试验,揭示了整浇楼板对抗震连梁裂缝发育及破坏形态的影响规律,同时分析了带板连梁的强度发展、刚度退化、滞回及耗能性能等抗震特性,根据受力机理探讨了连梁的变形性能,提出了楼板在参与连梁抗剪作用中的有效板宽范围。

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。

新配筋方案小跨高比连梁的试验研究

洞口连梁是抗震剪力墙结构多道抗震防线的第一道,其抗震性能优劣决定整个结构的抗震性能。但高延性、高耗能、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。提出了一种沿梁截面高度将箍筋分三层布置的新配筋方案,做了3个试件的试探性试验,研究了名义剪压比、剪箍比、配箍特征值等因素对新配筋小跨高比连梁的延性、耗能性能、破坏形态的影响。试验证明新配筋方案连梁的抗震性能优良、施工方便,是解决这一问题的一个有效途径。

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。

提高小跨高比连梁抗震性能的设计方法

对剪力墙结构中小跨高比连梁的抗震设计方法进行了分析。从小跨高比连梁的抗震性能和施工难度出发,本文优先推荐加大洞口以增大连梁跨高比的方法。如果必须采用小跨高比连梁,则首先选择双连梁、多连梁方案,其次可选择集中对角斜筋连梁。最后,根据混凝土结构的基本抗剪机理,本文提出了一种强化配筋连梁,可供工程设计参考。

普通配筋小跨高比连梁的受剪承载力分析

利用钢筋混凝土软化桁架模型分析了小跨高比连梁的受剪承载力性能。对比试验结果可知,软化桁架模型可以用于小跨高比连梁的整个加载历程分析,分析结果与试验现象一致。此外,依据箍筋和混凝土相对贡献的大小,可以清楚地识别小跨高比连梁的三种剪切破坏模式(少筋、适筋、超筋破坏)。对于每一种破坏模式,给出了受剪承载力计算公式。计算结果与试验结果符合良好。给出了小跨高比连梁设计方法。

内置钢板-高延性混凝土组合连梁抗震性能试验研究

为提高钢板与混凝土的协同变形能力,提出采用高延性混凝土(HDC)代替普通混凝土,设计了2个内置钢板-高延性混凝土(HDC)组合连梁与2个内置钢板-混凝土组合连梁对比试件。通过拟静力试验,研究试件的破坏过程、破坏形态、滞回特性、耗能能力及刚度退化等。结果表明:跨高比为1.5的试件均发生剪切破坏,跨高比为2.5的试件均发生剪切黏结破坏;与混凝土组合连梁相比,HDC组合连梁的延性和耐损伤能力均得到明显提高;试件发生剪切破坏时,HDC组合连梁较混凝土组合连梁的极限位移角和累积耗能分别提高了44.4%和83.5%;试件发生剪切黏结破坏时,HDC组合连梁的耗能能力仍有较大幅度提高。根据4个小跨高比组合连梁试验结果,计算得到其设计剪压比为0.48~0.57,明显高于小跨高比连梁的剪压比限值。基于试验结果和受剪机制分析,提出了小跨高比组合连梁的受剪承载力计算公式,其计算值与试验值吻合较好。

新型组合钢连梁弹塑性状态下的抗震性能研究

通过含有钢筋混凝土连梁、钢连梁与新型组合钢连梁的结构进行试验对比,利用ANSYS软件建立试验模型,进行模拟试验分析,研究新型组合钢连梁在弹塑性状态下的抗震性能。试验结果表明,小跨高比连梁采用新型组合钢连梁,其抗震性能好,适宜剪力墙结构采用。

用宏观模型模拟新配筋方案小跨高比抗震连梁

提出了一种能保证小跨高比连梁良好抗震性能且施工简单的新配筋方案。小跨高比连梁属于两端有约束的反对称弯曲深梁,为典型的非伯努利区构件,其承载能力预计能较好地用国外近年来提出的"压杆-拉杆模型"进行模拟,但如何模拟这类特殊配筋构件,国内外未见先例。本文根据由试验得出的受力规律,尝试建立适用于这类构件受力特点的特殊压杆-拉杆模型。与试验结果的对比表明,这一宏观模型取得了较好模拟效果。

外包钢板-高延性混凝土组合连梁抗震性能试验研究

为改善小跨高比连梁的抗震性能,采用高延性混凝土(HDC)代替混凝土,设计了2个外包钢板-HDC组合连梁、1个外包钢板-混凝土组合连梁和1个内置钢板-HDC组合连梁试件。通过拟静力试验,研究其破坏形态、变形能力及耗能能力。试验结果表明:采用HDC代替混凝土可提高外包钢板组合连梁的变形能力和耐损伤能力;HDC与钢腹板的协同工作性能较好,有利于钢腹板抗剪作用的发挥;外包钢板-HDC组合连梁的耗能能力明显高于外包钢板-混凝土组合连梁和内置钢板组合连梁;外包钢板-HDC组合连梁的剪压比设计值为0.65～0.70,其剪压比明显高于内置钢板组合连梁。因此,采用外包钢板-HDC组合连梁,可提高小跨高比连梁的剪压比限值,解决连梁设计中剪压比超限的问题。

钢板-混凝土组合连梁抗震性能有限元分析

采用有限元软件对钢板-混凝土组合(PRC)连梁抗震性能进行了数值模拟,通过与试验结果的对比,验证了模型的正确性.通过大量的数值模拟,研究了跨高比、钢板锚固长度、钢板厚度、纵筋配筋率和墙肢配筋率等参数对钢板-混凝土组合连梁抗震性能的影响.结果表明:采用混凝土应力-断裂能关系来考虑混凝土受拉软化性能,能较好的进行钢板-混凝土组合连梁的弹塑性有限元分析;跨高比的变化对其屈服荷载和峰值荷载影响显著,随着跨高比的增大,连梁的屈服荷载和峰值荷载逐渐减小,但其延性性能逐渐提高;连梁的承载力和刚度随钢板锚固长度、钢板厚度和纵筋配筋率的增加而增加,但其增加的程度随连梁跨高比的减小而减小;连梁的承载力随墙肢配筋率的增加逐渐增大,增加的程度随墙肢配筋率的增加而减小.

新型组合钢连梁抗震性能研究

通过含有钢筋混凝土连梁、钢连梁与新型组合钢连梁的结构进行试验对比,利用ANSYS软件建立试验模型,进行模拟试验分析,研究新型组合钢连梁在弹性状态下的抗震性能。试验结果表明:小跨高比连梁采用新型组合钢连梁具有明显的减振效果,抗震性能好,适宜剪力墙结构采用。

基于ABAQUS的半通缝三连梁受力性能有限元分析

连梁作为剪力墙结构中抵抗地震作用的第一道防线,当形成小跨高比连梁时,易发生脆性破坏。为了改善小跨高比连梁的受力性能,提出一种新的连梁构造形式——半通缝三连梁。借助ABAQUS有限元分析软件,对跨高比为1.0的普通连梁、半通缝双连梁及半通缝三连梁进行受力性能对比分析。结果表明:半通缝三连梁在小震下可以提供较高的承载力,在大震下半通缝薄弱处破坏形成的三连梁对连梁延性性能有明显的改善,是一种较优的构造形式。

新配筋方案小跨高比连梁受力性能探讨

GB50010—2010《混凝土结构设计规范》针对小跨高比连梁抗震设计提供了一种新的配筋方案。根据采用新配筋方案小跨高比连梁的试验现象,探讨了小跨高比连梁的变形特征和传力途径,从理论上揭示了试验现象。

小跨高比连梁的受力分析及设计建议

连梁是联肢剪力墙中的关键构件,它不仅是墙肢之间的传力纽带,而且是剪力墙结构中抗震的第一道防线。通过有限元分析发现,小跨高比连梁的受力和变形规律不同于一般框架梁和深梁。针对实际设计工作,分析了目前连梁设计存在的问题,提出了一些连梁设计建议。

配置HRB500钢筋小跨高比带板开缝连梁的抗震性能试验研究

为了防止联肢剪力墙中小跨高比连梁发生低延性剪切破坏,在单连梁中部设置一条通缝,形成开缝连梁改善其抗震性能。试验完成了3个小跨高比带板开缝连梁的低周反复加载,通过与其他配筋形式连梁对比,分析了开缝连梁的破坏形态、滞回特征、承载力退化、刚度退化、延性、耗能等一系列抗震性能。利用软件ABAQUS对试件滞回曲线的骨架曲线进行模拟,并将模拟结果和试验结果相对比。结果表明,小跨高比开缝连梁具有良好的承载能力及变形能力,施工较为方便且经济,能有效防止小跨高比连梁延性较差的剪切破坏,具有较好的抗震性能,可在实际工程中推广。

半通缝连梁抗震性能有限元分析

连梁是连肢剪力墙结构中重要的耗能构件,当连梁的跨高比小于2时,连梁大多发生脆性剪切破坏.为了改善小跨高比连梁的变形和耗能性能,提出一种新型的连梁截面形式——半通缝连梁.借助有限元软件ABAQUS,对普通连梁、半通缝连梁及双连梁进行数值模拟.对比分析跨高比为0.75,1.0,1.25的3种类型的连梁在单调荷载作用下的承载能力和变形能力,并以跨高比为0.75的连梁为例研究3种类型的连梁在循环荷载作用下的刚度退化和耗能能力.结果表明:半通缝连梁表现出了良好的抗震性能,可以同时兼顾刚度和变形的要求.