高層建筑剪力墻鋼組合桁架連梁抗震性能的試驗研究

申志靈李凱峰

（1安陽工學院 河南安陽 2安陽職業技術學院 河南安陽）

高層建筑剪力墻鋼組合桁架連梁抗震性能的試驗研究

申志靈1李凱峰2

（1安陽工學院 河南安陽 2安陽職業技術學院 河南安陽）

本文主要就高層建筑剪力墻鋼組合桁架連梁的抗震性能，展開了相關的分析與探討，首先概述了剪力墻結構具體特點，而后針對本次試驗情況進行了簡要的概況闡述，其中主要包含了試件的設計與制作，以及試驗測量內容兩部分內容，進而通過對試驗現象與結果的深入研究，具體分析了構件的延性以及耗能狀況。最終希望借助于本文的分析研究，能夠引起更為廣泛的思考與交流，以期給予相關的高層建筑施工，提供一些必要的參考內容。

高層建筑；剪力墻；組合桁架；連梁；抗震性能

在剪力墻的抗震結構之中，連梁是首要的抗震防線，連梁不但在剪力墻抗震結構之中承受了豎向的載負荷壓力，而且還承受了極大一部分的水平載負荷壓力。在風力載負荷壓力與水平地震的共同作用影響下，墻肢便會出現彎曲形變的情況，同時促使連梁的端部發生彎矩、軸力及剪力，最終導致連梁喪失承載能力，引發結構坍塌。因此就鋼組合桁架連梁的抗震性能進行相關的試驗研究，將具有十分重要的作用與價值，據此本文在結合剪力墻的結構特點基礎上，針對剪力墻鋼組合桁架的連梁延性情況展開了具體的分析與探討，希望能夠提供一些參考。

一、剪力墻工作特點概述

連梁在剪力墻的整體抗震結構之中承擔著首道防線的重要作用，而且連梁一方面承載了豎直方向的載負荷之外，另一方面也承載了極大的水平載負荷。在各類載負荷壓力與水平地震的影響之下，墻肢會出現彎曲形變，促使連梁端部發生力矩改變，降低相鄰墻肢的內力及形變，從而給予墻肢一定的保護效用，緩解墻肢的受力情況。在水平方向的載負荷作用影響下，連梁很有可能會由于承載力超出限額而出現剪切損壞或是彎曲損毀。在連梁出現剪切損壞之時，會即刻導致其失去承載性能，墻肢也就成為了單片懸臂墻，這時墻肢一側的剛度會大幅度的降低，形變進一步增大，彎矩也同樣變大，直至結構坍塌；但連梁在出現彎曲性便是，其梁端能夠產生塑性鉸，結構剛度下降而形變增大，從而可以承載極大的地震能量，給予墻肢相應的保護效果。彎曲損壞是連梁的理想損壞情形，而連梁的延性則是影響彎曲損壞的主要性能指標，因此具備有較為良好延性的連梁則是一種十分理想的連梁方案。

二、試驗概況

（一）試件的設計與制作

1、試件設計

基于鋼結構所具備的延性優勢，在確保混凝土端塊以及對鋼結構銜接位置不造成損壞的前提下，采取了“工”字形的試件設計，綜合考量到鋼結構組合桁架在平面位置剛度較差的情況，本次研究僅設計了小跨高比試件。在設計之時端塊混凝土的立方體抗壓強度為C40，混凝土23D實際測量抗壓強度38.24N/mm2；鋼筋的曲強度及最大強度依次為378.1N/mm2、585.25N/mm2。在布設于交叉位置的角鋼角度為58.2°。

2、試件制作

此次研究的試件均于試驗室環境制作，所有混凝土端塊在制作之后的澆水養護試件均不低于7d。且每一項試驗試件在澆筑之時均保留三個標準試塊，從而進行混凝土力學性能指標的檢測。針對所選用鋼筋型材借助于金屬拉伸試驗方式予以檢測。鋼筋綁扎、混凝土澆筑依據建筑施工標準實施。

針對角鋼、型鋼和各個端塊所需應用的鋼筋均預留一部分的試驗樣本，從而對相應的試件強度予以檢測。在試件制作完成之后要采取打磨處理，于具體位置處貼上應變片，在清理打磨以后將應變片貼于打磨處，同時采取給予滴蠟，以避免應變片受潮。

（二）試驗測量內容

本次試驗研究基礎為試驗所得結論，經由試驗結論所求出滯回曲線，而后針對剛組合桁架連梁的受力特征予以分析評判從而獲知其中的規律特性。進一步就鋼組合桁架連梁的承載性能、損壞機制、剛度、延性，耗能等指標參數予以深入探究。其具體內容如下：

第一，詳細觀察所有研究試件的損壞過程與特性；第二，不同層級的水平載負荷，與試件在水平載負荷下的位置移動情況，為了明確掌握試件的滯回能力，可于試件布設位置移動傳感設備，檢測連梁兩端的位置移動情況從而表明連梁受力之后的性能特征，采用電液伺服作動器及電子位移測量器所獲取到的作用力信號和位移信號，在通過計算機運算處理之后便可生成載負荷對試件位置移動的影響曲線圖；第三，采用應變片測量，采用電阻應變片對桁架型鋼、角鋼在各個載負荷影響下的應變值情況予以測量；第四，探究剛度不同情況下，對試件延性的影響。

三、試驗結果分析

（一）構件延性

結構亦或是構件抵抗的非線性形變狀況，采用延性來予以分析。延性即為結構或者是構件在承載性能未發生本質性改變的狀況下，所能夠承受的形變性能，也可說是延性是構件后期形變性能的具體體現。構件的延性大小采用延性系數表達，延性系數最大形變和屈服形變間的比值關系。延性系數體現了結構構件的塑性形變性能，展示出了結構構件在抗震方面的能力優劣，因此結構構件的抗震性能很大程度上是取決于構件延性的。

在結構抗震分析之中通常會選用的延性系數包含有三類：

第一，撓度延性系數，可具體表述為：

第二，轉角延性系數，可具體表述為：

第三，曲率延性系數，可具體表述為：

其中依次為構件承載性能降低至 80%的最大承載性能之時的撓度、轉角及曲率。

（二）耗能狀況

試驗構件的耗能狀況即為在多次的載負荷壓力影響之下，構件對能量的吸收能力。耗能狀況表明了構件的非線性力學性能，是對結構抗震性能的進行評估的主要指標依據。在結構發生了彈塑性狀況之時，結構試件的抗震能力主要是由結構耗能情況所決定。滯回曲線之中的加載階段載負荷滯回曲線所具備的面積大小能夠表明結構構件對地震能量的吸收情況，同時在卸載方面的曲線和加載曲線共同包含的面積即為耗散能量。此類能量是經過材料之中的內摩組亦或是局部破壞，而將能量轉變為熱量而消散。

結束語

總而言之，本文首先就剛組合平面桁架的連梁抗震性能進行了試驗探究。依據跨度的高度比、剛度比等相關影響因素進行了剛組合桁架連梁的偽靜力試驗，就此類連梁的具體受力特征得到了一些試驗驗證，試驗結果證實這一類連梁結構具備有較為良好的延性特征，及塑性耗能能力。鋼組合桁架的連梁根結處端板自身未發生損壞，此即表明試驗連梁的根部節點設計是具有實踐可操作性的，能夠有助于日常的施工維護。

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