李凱峰申志靈(安陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河南安陽 安陽工學(xué)院 河南安陽)

高層建筑剪力墻連系梁抗震性能的試驗研究

李凱峰1申志靈2
(1安陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河南安陽 2安陽工學(xué)院 河南安陽)

本文主要就高層建筑剪力墻連系梁的抗震性能，展開了相關(guān)的分析與探討，首先就剪力墻的工作特點(diǎn)，及連系梁的受力特點(diǎn)情況予以了簡要的介紹，而后針對試件的選取以及量測的內(nèi)容與方法等實驗設(shè)計部分展開了詳細(xì)的論述，并最終就連系梁破壞形態(tài)、滯回性能及位移延性、耗能狀況、交叉筋受力機(jī)制與抗震性能等試驗結(jié)果進(jìn)行了分析探討。以期借助于本文的分析研究，能夠引起更為廣泛的思考與交流，以期給予相關(guān)的高層建筑施工，提供一些必要的參考內(nèi)容。

高層建筑；剪力墻；連系梁；抗震性能

伴隨著我國整體經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展，以及相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步，高層建筑的施工建設(shè)也越來越多，而在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中通常會受制于，水平載負(fù)荷、軸向變形值、側(cè)移控制指標(biāo)、結(jié)構(gòu)延性等因素的影響。而要確保高層建筑的整體建設(shè)質(zhì)量，開展相關(guān)的剪力墻連系梁抗震性能研究便具有十分重要的作用與價值，應(yīng)當(dāng)引起人們的重視與思考，據(jù)此下文之中將主要就相應(yīng)連系梁的受力特點(diǎn)，及其具體的抗震性能展開具體的試驗研究。

一、連系梁的受力特點(diǎn)

在剪力墻結(jié)構(gòu)之中，將不同的墻肢所銜接起來的梁統(tǒng)稱為洞口連系梁。將作用于連梁位置中影響較小的均勻分布載負(fù)荷忽略不計的情況下，連梁于水平載負(fù)荷壓力的影響之中，墻肢會出現(xiàn)形變，進(jìn)而促使梁端發(fā)生轉(zhuǎn)角，進(jìn)而在連梁內(nèi)部形成作用力，即為內(nèi)力；在這一時期之內(nèi)，連梁端部的彎矩、建立和軸力同時又可反向降低墻肢的形變與承載力。

在地震情況下，連梁通常會由于超出承載能力限額而出現(xiàn)脆性損壞，失去承載能力，各個墻肢當(dāng)中的聯(lián)系性相應(yīng)的也會降低，這時墻肢的側(cè)向形變也會擴(kuò)大，彎矩增加，同時會不斷的擴(kuò)大負(fù)荷壓力，直至結(jié)構(gòu)的塌陷。延性連梁可在水平地震的影響之下，于梁端產(chǎn)生出塑性鉸，結(jié)構(gòu)的剛性會降低，形變情況也會擴(kuò)大，進(jìn)而促使地震能量進(jìn)一步的散失，也就使得地震能量所引發(fā)的破壞性會降低。在地震負(fù)荷壓力的持續(xù)影響之下，連梁的裂縫會持續(xù)的開裂與閉合，直至混凝土被破壞殆盡，此過程中連梁發(fā)揮出了緩沖地震能量的效用；此外，連梁在產(chǎn)生出塑性鉸之后還會具備有一定的承載能力，依然能夠澆筑與塑性鉸傳遞彎矩與監(jiān)理，進(jìn)而對墻肢發(fā)揮出保護(hù)效果，這對降低墻肢內(nèi)力，緩解墻肢的屈服度具有極其重要的作用與價值。

二、試驗設(shè)計

（一）試件設(shè)計

通過對試件的設(shè)計能夠還原出連系梁于連肢墻當(dāng)中的受力狀況以及形變特征。在本次研究當(dāng)中所設(shè)計的試件跨高比為 1.0，實際的設(shè)計參數(shù)剪壓比表述為剪箍比表述為、配箍特征值表述為。

在對所設(shè)計的試件進(jìn)行彎矩求值時，可采用說一半的雙筋梁抗彎承載力公式進(jìn)行計算：

針對梁端布設(shè)有斜向配筋的連梁另行計算了斜筋的抗彎性能，并且所有的設(shè)計試件均依據(jù)平截面假設(shè)考慮到了縱向構(gòu)造筋對于抗彎性能的價值，其中試件在剪力設(shè)計以及彎矩設(shè)計兩方面的關(guān)系情況可表述為：

將縱向構(gòu)造筋端塊中的錨固長度確定為45d時，能夠顯著的預(yù)防縱筋錨固位移現(xiàn)象，混凝土保護(hù)層選取25mm。

（二）量測內(nèi)容與方法

1、量測內(nèi)容

進(jìn)行量測的內(nèi)容主要包含有縱筋、箍筋、斜筋各量測點(diǎn)的應(yīng)變值情；不同承重位置的載負(fù)荷參數(shù)值；連梁區(qū)域的剪切形變情況；連梁縱筋在端塊一側(cè)的相對位移情況；載負(fù)荷與位移的滯回曲線。

2、量測方法

為了明確掌握整體加載過程當(dāng)中，縱向連梁粘結(jié)滑移伴隨兩端形變而逐步擴(kuò)大的狀況，可于連梁的兩側(cè)各選取出一根縱筋，并于這兩縱筋脫離上下端塊邊緣位置 30mm處垂直焊接一根短鋼筋，同時在縱筋的混凝土保護(hù)層之上預(yù)先留出一個洞口，同時在短鋼筋之上貼上玻璃塊，并經(jīng)由固定在端塊預(yù)埋木塊處，針對縱筋相對于木塊位置的位移數(shù)值進(jìn)行測量。

三、結(jié)果分析

（一）連系梁破壞形態(tài)

1、彎曲滑移破壞

此種破壞情況的特征為：在實際加載時，試件會先于梁端受拉一側(cè)發(fā)生垂直彎曲裂縫，載負(fù)荷方向反轉(zhuǎn)以后另一側(cè)出現(xiàn)相應(yīng)的裂縫；在縱筋屈服之后，彎曲裂縫會在持續(xù)的載負(fù)荷影響之下持續(xù)增大、延伸；在彎曲裂縫的形成、發(fā)展時，斜縫的發(fā)展較為緩慢；在接近連系梁的載負(fù)荷壓力承載臨界值時，梁與加載一側(cè)會順著彎曲裂縫而產(chǎn)生明顯的錯動，裂縫附近的混凝土脫落，最終因為承載性能的下降而發(fā)生損壞。此種損壞情形具備有較為顯著的延性特征。

2、剪切破壞

這一類的損壞情況主要體現(xiàn)為：伴隨著載負(fù)荷的持續(xù)增大，連系梁的受拉區(qū)會發(fā)生垂直彎曲裂縫，縱筋屈服前，斜裂縫便已出現(xiàn)，在縱筋屈服后，斜裂縫便急速發(fā)展，在梁腹部處產(chǎn)生出一條主對角斜裂縫；載負(fù)荷繼續(xù)擴(kuò)大，貫穿的對角斜裂縫寬度也持續(xù)擴(kuò)大，相應(yīng)的抗剪箍筋屈服。此種破壞情形會發(fā)生的較為突然，在滯回曲線當(dāng)中能夠明顯的發(fā)現(xiàn)承載力會出現(xiàn)大幅度的下跌。

（二）交叉筋受力機(jī)制與抗震性能

1、受力機(jī)制

此種配筋連梁于縱筋屈服前盡管裂縫已經(jīng)發(fā)生，然而實際卻難以察覺，在反向載負(fù)荷作用力的影響之下，絕大多數(shù)的裂縫均能夠自主閉合，而斜向位置的符合壓力則會經(jīng)過混凝土的傳導(dǎo)、受到測斜筋的影響較小。因而在梁端配備以交叉斜筋的連梁應(yīng)力狀況和一般的配筋連梁大致相同。在縱向鋼筋屈服后，梁端的彎曲裂縫會進(jìn)一步的加速發(fā)展，剪壓區(qū)域的高度迅速降低。這時的梁端彎矩主要是由縱筋、斜筋拉力以及混凝土剪壓區(qū)域的壓應(yīng)力所共同形成的，且通過斜壓桿進(jìn)行壓力傳導(dǎo)。

2、抗震性能

梁端配置交叉協(xié)警的連梁其抗震性能要明顯優(yōu)于一般的配筋連梁，這主要是由于：第一，和一般的配筋連梁相對比來說，梁端配置以交叉斜筋連梁的滯回曲線較為飽和且穩(wěn)定，而且“捏縮”的效應(yīng)更加優(yōu)異，因而耗能性能更佳。第二，在梁端位置配備以交叉斜筋連梁相應(yīng)的延性能夠得到較大幅度的提升，從而給予連梁耗能性能的提升帶來了必要的保障。第三，在持續(xù)的加載進(jìn)程中，斜筋的應(yīng)力發(fā)展十分迅速，能夠較為充分的發(fā)揮出對耗能性能的改善效用。

結(jié)束語

總而言之，在增強(qiáng)了對深連系梁的縱向構(gòu)造筋以及擴(kuò)大配箍量之后，所取得的抗震延性效果并不十分顯著，這主要是由于縱向構(gòu)造筋應(yīng)用量增大的同時，也促使連系梁的剪力水平擴(kuò)大，若這時作用于連系梁當(dāng)中的剪壓力較大，則單純增大箍筋量是無效的。在深連系梁的梁端位置配備以交叉斜筋能夠擴(kuò)大深連系梁的延性性能，加強(qiáng)其抗震性能。于連系梁的梁端配備以一定數(shù)量的交叉斜筋能夠達(dá)到較為良好的受力性能，且在延性及耗能方面要顯著優(yōu)于一般的配筋連系梁。

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