配置500MPa级钢筋小跨高比对角斜筋连梁及开缝连梁试验研究

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连梁作为剪力墙结构、框架-剪力墙结构及框架-核心筒结构中的关键抗侧力构件,在水平地震作用下通常首先进入屈服,是第一线抗震耗能构件,连梁抗震性能的优劣直接影响整个结构的抗震性能。由于建筑功能的要求及设计的需要,在上述结构体系中很容易形成小跨高比洞口连梁。这类连梁通常情况下延性低、耗能能力差,在地震中往往会过早地发生剪切破坏。目前,实际工程中的一种做法是在连梁中部加设一条水平通缝,形成上、下两根跨高比约为原连梁两倍的小梁,以此改善小跨高比连梁的抗震性能。但这一设计方案的试验数据偏少,依据尚不成熟,开缝连梁的相关问题还需要进一步研究。为了实现国民经济可持续的科学发展观,有效地节约矿产资源,需要在我国建筑业中积极推广和使用高强钢筋。在完成国家“863计划”对于500MPa级钢筋研发的同时,需对配置这种高强钢筋的结构构件进行一系列的试验研究,验证500MPa级钢筋使用的有效性及可靠性。为此,在已完成的5个配置500MPa级钢筋连梁试验的基础上,本论文作者又进行了5个配置500MPa级钢筋小跨高比连梁试件的试验,论文的主要研究内容包括以下几个方面:①完成了2个跨高比分别为1.0和2.0的对角斜筋连梁试件试验,结合以前其他研究生完成的试验结果,分析对比配置500MPa级钢筋和配置HRB335钢筋对角斜筋连梁的抗震性能。②完成了一组跨高比为2.0的开缝连梁试件和普通连梁试件的对比试验,以及一个跨高比为1.25中间加一牛毛毡的开窄缝连梁试件的试验,分析对比开缝连梁试件的抗震性能。③推导小跨高比连梁弹性刚度计算表达式,以及开缝后连梁弹性刚度降低系数,并与SAP2000有限元分析结果相比较。④利用开缝连梁的试验结果、受力和变形特点以及弹性刚度计算方法,对开缝连梁的设计提出意见与建议。通过以上研究,得出以下初步结论:①当连梁跨高比稍大(L/h>1.5)时,配置500MPa级钢筋和配置HRB335钢筋对角斜筋连梁的延性、滞回耗能等抗震性能相当。但配置500MPa级钢筋对角斜筋连梁的位移值偏大,变形能力略好。②当连梁跨高比较小(L/h<1.5)时,与配置HRB335钢筋对角斜筋连梁试件相比,配置500MPa级钢筋对角斜筋连梁的延性能力降低、刚度衰减加快、滞回曲线捏缩效应更明显。③开缝连梁的刚度降低后将导致连梁的屈服变形增大,与未开缝的连梁相比,连梁失效时的位移延性系数有所降低,刚度随加载过程衰减较快,但失效时的绝对变形能力大幅度增强,滞回耗能能力比普通连梁好。④计算小跨高比连梁的弹性刚度时应考虑剪切变形的影响。开缝连梁的刚度相对未开缝连梁将有所降低,且刚度降低的程度随跨高比的增大而增大。
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