反复水平荷载下新配筋方案小跨高比连梁抗震性能试验研究.pdfVIP

反复水平荷载下新配筋方案 小跨高比连梁抗震性能的试验研究 梁兴文 刘清山 李萍 西安建筑科技大学土木工程学院，陕西 西安 710055 E-mail ：liangxingwen2000@ 摘 要：洞口连梁是抗震剪力墙结构多道抗震防线的第一道，其抗震性能优劣决定整个结构 的抗震性能。但高延性、高耗能小跨高比连梁的设计仍是国内外抗震钢筋混凝土结构中至今 未能有效解决的问题之一。本文提出了一种沿梁截面高度将箍筋分三层布置的新配筋方案， 做了 3个试件的试探性试验，研究了名义剪压比、剪箍比、配箍特征值等因素对新配筋小跨 高比连梁的延性、耗能性能、破坏形态的影响。试验证明新配筋方案连梁的抗震性能优良， 施工方便，是解决这一问题的一条有效途径。 关键词：钢筋混凝土；抗震联肢剪力墙；小跨高比连梁；抗震设计；试验研究 1. 引言 在开洞剪力墙中，连梁起着联系墙肢和传递荷载的作用。试验结果表明，连梁的强度、 刚度和变形性能对联肢剪力墙的抗震性能有很大影响；在强震作用下，具有合适强度、刚度 和良好变形性能连梁的联肢剪力墙，可使多数连梁在墙肢屈服之前首先屈服，发挥其塑性变 形能力，耗散地震能量，从而有效地减轻墙肢的损坏；连梁变形性能的改善将有效地改善结 [1] 构的变形性能 。 在框架–剪力墙结构和框架–核心筒结构中，因剪力墙和核心筒承担绝大部分水平荷 载，故必要时，宜选用跨高比偏小的连梁以保证结构所需要的侧向刚度；有时出于建筑上的 需要，跨高比也会偏小，在这两种情况下，就有可能使用跨高比为 0.5～2.5 之间的小跨高比 连梁。在按延性要求设计的联肢剪力墙或联肢筒壁中，这类主要承受水平荷载的小跨高比连 梁属于两端刚接、反弯点在跨中的反对称弯曲深梁。其作用剪力与作用弯矩之比（剪弯比） 很大，若仍采用普通梁的配筋方法和相应的抗震承载力计算模式，将无法避免这类连梁在强 震下过早发生剪切失效，从而不能保证连梁具有高延性和良好塑性耗能能力这一基本抗震性 能要求。近年来，国内外学者尝试通过调整抗剪承载力计算公式或改进配筋方式来解决这一 问题，但至今未能取得较为理想的结果。 早在 20 世纪 70 年代中期，新西兰T. Paulay教授根据连梁的受力特点，提出了除一般配 筋外沿连梁对角线斜向布置柱式钢筋骨架的小跨高比连梁配筋方案[2] (亦称其为“交叉暗柱 式配筋方案”)。试验表明，这类连梁在跨高比为 1.3 的情况下，可以稳定达到 6.0 以上的位 移延性系数，且耗能性能良好。但是，这一方案存在两个缺陷：一是沿梁截面宽度方向的纵 筋、箍筋层数过多，所需的截面宽度一般不应小于 350mm，从而无法用在层数不是太多的 一般厚度剪力墙结构连梁和高层剪力墙结构上部楼层一般厚度连梁中；二是因两个斜向暗柱 - 1 - 骨架需要分别套绑斜向箍筋而增加了施工难度。后来，T. Paulay又将交叉暗柱改为对角线钢 筋[3]，因对角线钢筋既可以用来抗弯，又可以抗剪，且有利于提高梁端截面的转动能力，因 而在新西兰和美国的一些抗震工程中得到了应用。但由于对角线钢筋坡度平坦，抗剪能力提 高不甚明显，且对角线钢筋易压屈，需配置大量箍筋。总之，T. Paulay 的方案用钢量较大， 施工要求较高，较难在工程中普遍应用。 1988 年Tegos和Pennlis提出了菱形配筋方案[4] 。试验证明，它有与交叉暗柱类似的性能， 并能避免出现爆裂性剪切破坏。当剪力墙厚度不大时，菱形配筋会表现出明显的竞争力，并 且施工较简单。 文献[5～8]在纵筋及箍筋传统配筋方式基础上，提出同时加设交叉斜筋和由上下两组相互 倒置的L形钢筋组成菱形斜筋的配筋方案。该方案实际上是普通配筋、交叉斜筋和菱形斜筋 的结合。通过 15 个试件的试验证明，该方案有较好的延性与耗能性能，但该方案也存在施 工不便的问题。 鉴于以前的方案不能兼得较优 的抗震性能和施工便捷，因此如何 能够实现二者的结合就成了解决这 个问题的关键。