综合斜筋小跨高比剪力墙连梁的抗震性能试验研究及设计方法

论文摘要

高层建筑联肢剪力墙各墙肢间的洞口连梁不仅通过其跨高比影响联肢剪力墙的侧向刚度和墙肢的弯矩-轴力比以及弯矩-剪力比,而且是联肢剪力墙在强震作用下的第一线塑性耗能关键构件,它对联肢墙的抗震性能起着重要的控制作用。国内外的试验研究结果表明,对于其中跨高比较小的连梁若再用常规框架梁的抗震设计方法及配筋方式,当具有中等以上剪压比时,已无法避免其过早发生剪切破坏,从而无法满足对连梁延性及耗能性的要求。为此国内外近年来都在探讨改善联肢剪力墙小跨高比连梁抗震抗剪性能的有效设计方法,并完成了一定的理论与试验研究。本论文作者所在研究集体提出了一种小跨高比连梁的新配筋方案,即在传统配筋基础上加设对角斜筋和上、下两组“L”形筋（菱形筋）的方案（以下统称为综合斜筋方案）,并已完成了20多个足尺试件的抗震性能试验,跨高比涉及范围从0.8到2.5,证明了这一方案的良好抗震性能和工程适用性。在此基础上,为了进一步完善此项研究工作,本论文的主要研究任务集中于以下三个方面:①鉴于已完成的跨高比大于2.0的试件个数过少,本论文计划完成3根跨高比为2.0～2.5的足尺洞口连梁的低周交变加载试验。其中主要考察:1)新配筋方案连梁在这类跨高比范围内的综合抗震性能;2)交叉斜筋（菱形筋）和箍筋用量的合理比例随跨高比的变化规律。②完成一个跨高比为3.0的传统配筋连梁低周交变加载试验,考察当跨高比达到3.0,且具有相对较高的剪压比时,试件是否已能用加强配箍的传统配筋方式达到所要求的抗震性能。③因本论文作者参加了由傅剑平教授和博士生皮天祥提交给中国《混凝土结构设计规范》修订组的抗震小跨高比连梁全套设计方案的形成工作,故在本论文结论一章中简单介绍了该成套设计方法建议的核心内容,即在给定的小跨高比连梁适用范围内,按剪压比从高到低分别使用“综合斜筋配筋方案”、“对角斜筋配筋方案”和“强化了的普通箍筋方案”的小跨高比连梁的整套设计体系。通过本论文的研究工作可以得出以下初步结论:①综合配筋方案连梁在跨高比为2.0～2.5的范围内依然具有良好的抗震性能（位移延性系数能稳定达到4.0到6.0）,且具有良好的施工可操作性。②当跨高比达到3.0时,剪压比为0.2的采用加强配箍的传统配筋连梁表现出了较好的抗震性能,其位移延性可达3.8。③所提全套抗震小跨高比连梁的设计建议可供此次修订中国《混凝土结构设计规范》时参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 联肢剪力墙及联肢核心筒壁中连梁的作用
• 1.2 对已提出的几种用于小跨高比高剪压比抗震连梁的设计方案的评述
• 1.2.1 交叉暗柱（或称暗撑）配筋方案
• 1.2.2 降低剪压比上限和提高箍筋用量的普通配筋方案
• 1.2.3 菱形筋方案
• 1.2.4 对角交叉斜筋方案
• 1.3 本研究组的研究成果及本文的研究目的与任务
• 1.3.1 本研究组的研究成果
• 1.4 本文的研究目的及主要的研究工作
• 2 试验方案
• 2.1 试验方案及试验构件的设计
• 2.2 试验加载制度
• 2.3 构件的失效判别依据
• 2.4 量测的主要内容
• 3 试验现象与试验结果
• 3.1 加载及数据处理说明
• 3.2 构件CB-35 的试验现象与试验结果
• 3.2.1 构件基本情况
• 3.2.2 CB-35 钢筋编号与测点位置
• 3.2.3 受力过程和试验现象
• 3.2.4 滞回特性
• 3.2.5 钢筋的应变分布
• 3.3 构件CB-36 的试验现象与试验结果
• 3.3.1 构件基本情况
• 3.3.2 CB-36 钢筋编号与测点位置
• 3.3.3 受力过程和试验现象
• 3.3.4 滞回特性
• 3.3.5 钢筋的应变分布
• 3.3.6 纵筋相对端块的滑移
• 3.4 构件CB-37 的试验现象与试验结果
• 3.4.1 构件基本情况
• 3.4.2 CB-37 钢筋编号与测点位置
• 3.4.3 受力过程和试验现象
• 3.4.4 滞回特性
• 3.4.5 钢筋的应变分布
• 3.5 构件CB-38 的试验现象与试验结果
• 3.5.1 构件基本情况
• 3.5.2 CB-38 钢筋编号与测点位置
• 3.5.3 受力过程和试验现象
• 3.5.4 滞回特性
• 3.5.5 钢筋的应变分布
• 3.5.6 纵筋相对端块的滑移
• 4 试验结果的分析
• 4.1 试验构件的最终破坏照片及对比
• 4.2 连梁的剪切变形规律
• 4.3 连梁的抗震性能分析
• 4.3.1 承载能力退化
• 4.3.2 刚度退化
• 4.3.3 延性
• 4.3.4 耗能性能
• 5 综合斜筋小跨高比连梁设计建议
• 5.1 小跨高比连梁主要设计参数对抗震性能的影响
• 5.1.1 对角斜筋与菱形筋作用及构件受力特性
• 5.1.2 关于综合斜筋方案连梁的剪压比上限取值
• 5.2 综合斜筋小跨高比连梁的抗弯能力和抗剪能力
• 5.2.1 综合斜筋小跨高比连梁的斜截面承载力
• 5.2.2 综合斜筋小跨高比连梁的抗弯承载力
• 5.3 综合斜筋方案小跨高比连梁设计的其它措施
• 5.4 综合斜筋方案小跨高比连梁设计算例
• 5.5 对综合斜筋方案小跨高比连梁的评述
• 5.6 小跨高比连梁和细长连梁的界限跨高比
• 5.7 关于提交给《混凝土结构设计规范》修订组的小跨高比连梁的设计方法建议
• 6 对后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录A 各试件的箍筋应变值
• 附录B 作者在攻读学位期间发表的论文目录