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连梁是带有洞口的简体结构、剪力墙结构的重要组成部分,对整个结构的抗震性能有重要影响,因其在地震作用下先于墙肢屈服,发挥抗震耗能作用,有效地减轻地震对主体墙肢的损坏。由于建筑的功能要求和结构设计的需要,导致在剪力墙结构中常常出现小跨高比连梁,为了防止小跨高比连梁过早发生没有延性的剪切破坏,国内外提出了一些改善小跨高比连梁抗震性能的配筋构造方式,使其发生剪切破坏时的延性能力能够达到地震作用下剪力墙结构对连梁的延性需求,但已证实的具有较好受力性能的配筋方式普遍存在施工难度大等问题。
为改善小跨高比连梁的抗震性能,目前工程中存在一种在小跨高比连梁中部设计一条水平通缝的方案。结构在水平地震作用下中部带缝的小跨高比连梁成为两根跨高比放大接近一倍的双连梁,以期有效改善小跨高比连梁的抗震性能。虽然从理论上说双连梁的方案具有受力合理性,但这种合理性是建立在不考虑连梁带有现浇板的基础上的,而实际工程中,高层剪力墙结构往往采用现浇形式,即连梁与现浇板是整浇在一起的,开缝的位置对带楼板连梁性能的影响有待进行研究;此外对双连梁受力性能还缺乏一定数量的试验验证,因此对双连梁的问题还需要进一步深入研究。
为了达到“四节一环保”要求,我国建筑业提倡应用高强、高性能钢筋,新版混凝土规范已经正式推广500MPa级高强热轧带肋钢筋作为纵向受力的主导钢筋,为此本文开展了3个配置500MPa高强钢筋的带楼板普通配筋双连梁抗震性能试验。本次研究工作主要集中在以下几个方面:
①完成3根跨高比为2.0的带楼板普通配筋双连梁试验,验证其在中等及以上剪压比下的抗震性能。
②目前工程中设计的连梁开缝位置都处在连梁中部,但由于实际楼板的参与作用使形成的两个连梁的刚度、破坏模式和承载力等指标可能存在不同。因此本文对试验结果进行对比分析,旨在寻找使考虑板影响的双连梁获得良好抗震性能的合理开缝位置。
③对比配有500MPa高强钢筋的双连梁和本课题组之前考察的对角斜筋连梁、交叉斜筋及普通配筋的小跨高比连梁在相同跨高比、相近剪压比和配箍特征值条件下抗震性能的差异;
④采用有限元软件ABAQUS对上述三个双连梁试验进行非线性模拟分析,得到荷载位移曲线、混凝土受拉损伤图和钢筋应力图,并与试验结果进行对比。
本次研究工作可以得出以下初步结论:
①跨高比为2.0的普通配筋双连梁在剪压比为0.25左右时,其位移延性系数只有2.5左右;在剪压比为2.0左右时其位移延性系数才勉强达到一级抗震等级联肢墙洞口连梁可能需要的不低于3.5的位移延性系数,其延性能力在中等剪压比下没有预期的好。
②在开缝连梁的设计时应考虑楼板的影响,楼板影响裂缝的开展以至连梁的破坏形态。同时,应考虑一定范围内的楼板内的钢筋参与梁纵筋受拉而导致连梁中实际的剪压比偏大。根据剪压比为0.2左右的连梁试件CB-K5和CB-K8的对比分析结果,如果连梁设计配筋计入了板筋的参与,则设计剪压比0.2的普通配筋双连梁建议开缝位置设置在整个双连梁中间。
③与对角斜筋、交叉斜筋及普通配筋小跨高比连梁相比,带楼板双连梁在加载初期刚度比小跨高比连梁小,因此带楼板双连梁屈服变形较大;虽然相比之下带楼板双连梁延性较差,但带楼板双连梁刚度退化速度较较小跨高比连梁缓慢,失效时绝对变形能力较强。