高層建筑剪力墻連系梁抗震性能的試驗研究

李凱峰申志靈(安陽職業技術學院 河南安陽 安陽工學院 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安陽職業技術學院 河南安陽 2安陽工學院 河南安陽)

本文主要就高層建筑剪力墻連系梁的抗震性能，展開了相關的分析與探討，首先就剪力墻的工作特點，及連系梁的受力特點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容與方法等實驗設計部分展開了詳細的論述，并最終就連系梁破壞形態、滯回性能及位移延性、耗能狀況、交叉筋受力機制與抗震性能等試驗結果進行了分析探討。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；連系梁；抗震性能

伴隨著我國整體經濟水平的快速發展，以及相關技術的不斷進步，高層建筑的施工建設也越來越多，而在高層建筑的結構設計當中通常會受制于，水平載負荷、軸向變形值、側移控制指標、結構延性等因素的影響。而要確保高層建筑的整體建設質量，開展相關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，應當引起人們的重視與思考，據此下文之中將主要就相應連系梁的受力特點，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

在剪力墻結構之中，將不同的墻肢所銜接起來的梁統稱為洞口連系梁。將作用于連梁位置中影響較小的均勻分布載負荷忽略不計的情況下，連梁于水平載負荷壓力的影響之中，墻肢會出現形變，進而促使梁端發生轉角，進而在連梁內部形成作用力，即為內力；在這一時期之內，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脆性損壞，失去承載能力，各個墻肢當中的聯系性相應的也會降低，這時墻肢的側向形變也會擴大，彎矩增加，同時會不斷的擴大負荷壓力，直至結構的塌陷。延性連梁可在水平地震的影響之下，于梁端產生出塑性鉸，結構的剛性會降低，形變情況也會擴大，進而促使地震能量進一步的散失，也就使得地震能量所引發的破壞性會降低。在地震負荷壓力的持續影響之下，連梁的裂縫會持續的開裂與閉合，直至混凝土被破壞殆盡，此過程中連梁發揮出了緩沖地震能量的效用；此外，連梁在產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理，進而對墻肢發揮出保護效果，這對降低墻肢內力，緩解墻肢的屈服度具有極其重要的作用與價值。

二、試驗設計

（一）試件設計

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

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

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

將縱向構造筋端塊中的錨固長度確定為45d時，能夠顯著的預防縱筋錨固位移現象，混凝土保護層選取25mm。

（二）量測內容與方法

1、量測內容

進行量測的內容主要包含有縱筋、箍筋、斜筋各量測點的應變值情；不同承重位置的載負荷參數值；連梁區域的剪切形變情況；連梁縱筋在端塊一側的相對位移情況；載負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中，縱向連梁粘結滑移伴隨兩端形變而逐步擴大的狀況，可于連梁的兩側各選取出一根縱筋，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層之上預先留出一個洞口，同時在短鋼筋之上貼上玻璃塊，并經由固定在端塊預埋木塊處，針對縱筋相對于木塊位置的位移數值進行測量。

三、結果分析

（一）連系梁破壞形態

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發生垂直彎曲裂縫，載負荷方向反轉以后另一側出現相應的裂縫；在縱筋屈服之后，彎曲裂縫會在持續的載負荷影響之下持續增大、延伸；在彎曲裂縫的形成、發展時，斜縫的發展較為緩慢；在接近連系梁的載負荷壓力承載臨界值時，梁與加載一側會順著彎曲裂縫而產生明顯的錯動，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為：伴隨著載負荷的持續增大，連系梁的受拉區會發生垂直彎曲裂縫，縱筋屈服前，斜裂縫便已出現，在縱筋屈服后，斜裂縫便急速發展，在梁腹部處產生出一條主對角斜裂縫；載負荷繼續擴大，貫穿的對角斜裂縫寬度也持續擴大，相應的抗剪箍筋屈服。此種破壞情形會發生的較為突然，在滯回曲線當中能夠明顯的發現承載力會出現大幅度的下跌。

（二）交叉筋受力機制與抗震性能

1、受力機制

此種配筋連梁于縱筋屈服前盡管裂縫已經發生，然而實際卻難以察覺，在反向載負荷作用力的影響之下，絕大多數的裂縫均能夠自主閉合，而斜向位置的符合壓力則會經過混凝土的傳導、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一步的加速發展，剪壓區域的高度迅速降低。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域的壓應力所共同形成的，且通過斜壓桿進行壓力傳導。

2、抗震性能

梁端配置交叉協警的連梁其抗震性能要明顯優于一般的配筋連梁，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定，而且“捏縮”的效應更加優異，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，在持續的加載進程中，斜筋的應力發展十分迅速，能夠較為充分的發揮出對耗能性能的改善效用。

結束語

總而言之，在增強了對深連系梁的縱向構造筋以及擴大配箍量之后，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造筋應用量增大的同時，也促使連系梁的剪力水平擴大，若這時作用于連系梁當中的剪壓力較大，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大深連系梁的延性性能，加強其抗震性能。于連系梁的梁端配備以一定數量的交叉斜筋能夠達到較為良好的受力性能，且在延性及耗能方面要顯著優于一般的配筋連系梁。

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