高层建筑剪力墙连系梁抗震性能的试验研究

李凯峰申志灵(安阳职业技术学院 河南安阳 安阳工学院 河南安阳)

高层建筑剪力墙连系梁抗震性能的试验研究

李凯峰1申志灵2
(1安阳职业技术学院 河南安阳 2安阳工学院 河南安阳)

本文主要就高层建筑剪力墙连系梁的抗震性能，展开了相关的分析与探讨，首先就剪力墙的工作特点，及连系梁的受力特点情况予以了简要的介绍，而后针对试件的选取以及量测的内容与方法等实验设计部分展开了详细的论述，并最终就连系梁破坏形态、滞回性能及位移延性、耗能状况、交叉筋受力机制与抗震性能等试验结果进行了分析探讨。以期借助于本文的分析研究，能够引起更为广泛的思考与交流，以期给予相关的高层建筑施工，提供一些必要的参考内容。

高层建筑；剪力墙；连系梁；抗震性能

伴随着我国整体经济水平的快速发展，以及相关技术的不断进步，高层建筑的施工建设也越来越多，而在高层建筑的结构设计当中通常会受制于，水平载负荷、轴向变形值、侧移控制指标、结构延性等因素的影响。而要确保高层建筑的整体建设质量，开展相关的剪力墙连系梁抗震性能研究便具有十分重要的作用与价值，应当引起人们的重视与思考，据此下文之中将主要就相应连系梁的受力特点，及其具体的抗震性能展开具体的试验研究。

一、连系梁的受力特点

在剪力墙结构之中，将不同的墙肢所衔接起来的梁统称为洞口连系梁。将作用于连梁位置中影响较小的均匀分布载负荷忽略不计的情况下，连梁于水平载负荷压力的影响之中，墙肢会出现形变，进而促使梁端发生转角，进而在连梁内部形成作用力，即为内力；在这一时期之内，连梁端部的弯矩、建立和轴力同时又可反向降低墙肢的形变与承载力。

在地震情况下，连梁通常会由于超出承载能力限额而出现脆性损坏，失去承载能力，各个墙肢当中的联系性相应的也会降低，这时墙肢的侧向形变也会扩大，弯矩增加，同时会不断的扩大负荷压力，直至结构的塌陷。延性连梁可在水平地震的影响之下，于梁端产生出塑性铰，结构的刚性会降低，形变情况也会扩大，进而促使地震能量进一步的散失，也就使得地震能量所引发的破坏性会降低。在地震负荷压力的持续影响之下，连梁的裂缝会持续的开裂与闭合，直至混凝土被破坏殆尽，此过程中连梁发挥出了缓冲地震能量的效用；此外，连梁在产生出塑性铰之后还会具备有一定的承载能力，依然能够浇筑与塑性铰传递弯矩与监理，进而对墙肢发挥出保护效果，这对降低墙肢内力，缓解墙肢的屈服度具有极其重要的作用与价值。

二、试验设计

（一）试件设计

通过对试件的设计能够还原出连系梁于连肢墙当中的受力状况以及形变特征。在本次研究当中所设计的试件跨高比为 1.0，实际的设计参数剪压比表述为剪箍比表述为、配箍特征值表述为。

在对所设计的试件进行弯矩求值时，可采用说一半的双筋梁抗弯承载力公式进行计算：

针对梁端布设有斜向配筋的连梁另行计算了斜筋的抗弯性能，并且所有的设计试件均依据平截面假设考虑到了纵向构造筋对于抗弯性能的价值，其中试件在剪力设计以及弯矩设计两方面的关系情况可表述为：

将纵向构造筋端块中的锚固长度确定为45d时，能够显著的预防纵筋锚固位移现象，混凝土保护层选取25mm。

（二）量测内容与方法

1、量测内容

进行量测的内容主要包含有纵筋、箍筋、斜筋各量测点的应变值情；不同承重位置的载负荷参数值；连梁区域的剪切形变情况；连梁纵筋在端块一侧的相对位移情况；载负荷与位移的滞回曲线。

2、量测方法

为了明确掌握整体加载过程当中，纵向连梁粘结滑移伴随两端形变而逐步扩大的状况，可于连梁的两侧各选取出一根纵筋，并于这两纵筋脱离上下端块边缘位置 30mm处垂直焊接一根短钢筋，同时在纵筋的混凝土保护层之上预先留出一个洞口，同时在短钢筋之上贴上玻璃块，并经由固定在端块预埋木块处，针对纵筋相对于木块位置的位移数值进行测量。

三、结果分析

（一）连系梁破坏形态

1、弯曲滑移破坏

此种破坏情况的特征为：在实际加载时，试件会先于梁端受拉一侧发生垂直弯曲裂缝，载负荷方向反转以后另一侧出现相应的裂缝；在纵筋屈服之后，弯曲裂缝会在持续的载负荷影响之下持续增大、延伸；在弯曲裂缝的形成、发展时，斜缝的发展较为缓慢；在接近连系梁的载负荷压力承载临界值时，梁与加载一侧会顺着弯曲裂缝而产生明显的错动，裂缝附近的混凝土脱落，最终因为承载性能的下降而发生损坏。此种损坏情形具备有较为显著的延性特征。

2、剪切破坏

这一类的损坏情况主要体现为：伴随着载负荷的持续增大，连系梁的受拉区会发生垂直弯曲裂缝，纵筋屈服前，斜裂缝便已出现，在纵筋屈服后，斜裂缝便急速发展，在梁腹部处产生出一条主对角斜裂缝；载负荷继续扩大，贯穿的对角斜裂缝宽度也持续扩大，相应的抗剪箍筋屈服。此种破坏情形会发生的较为突然，在滞回曲线当中能够明显的发现承载力会出现大幅度的下跌。

（二）交叉筋受力机制与抗震性能

1、受力机制

此种配筋连梁于纵筋屈服前尽管裂缝已经发生，然而实际却难以察觉，在反向载负荷作用力的影响之下，绝大多数的裂缝均能够自主闭合，而斜向位置的符合压力则会经过混凝土的传导、受到测斜筋的影响较小。因而在梁端配备以交叉斜筋的连梁应力状况和一般的配筋连梁大致相同。在纵向钢筋屈服后，梁端的弯曲裂缝会进一步的加速发展，剪压区域的高度迅速降低。这时的梁端弯矩主要是由纵筋、斜筋拉力以及混凝土剪压区域的压应力所共同形成的，且通过斜压杆进行压力传导。

2、抗震性能

梁端配置交叉协警的连梁其抗震性能要明显优于一般的配筋连梁，这主要是由于：第一，和一般的配筋连梁相对比来说，梁端配置以交叉斜筋连梁的滞回曲线较为饱和且稳定，而且“捏缩”的效应更加优异，因而耗能性能更佳。第二，在梁端位置配备以交叉斜筋连梁相应的延性能够得到较大幅度的提升，从而给予连梁耗能性能的提升带来了必要的保障。第三，在持续的加载进程中，斜筋的应力发展十分迅速，能够较为充分的发挥出对耗能性能的改善效用。

结束语

总而言之，在增强了对深连系梁的纵向构造筋以及扩大配箍量之后，所取得的抗震延性效果并不十分显著，这主要是由于纵向构造筋应用量增大的同时，也促使连系梁的剪力水平扩大，若这时作用于连系梁当中的剪压力较大，则单纯增大箍筋量是无效的。在深连系梁的梁端位置配备以交叉斜筋能够扩大深连系梁的延性性能，加强其抗震性能。于连系梁的梁端配备以一定数量的交叉斜筋能够达到较为良好的受力性能，且在延性及耗能方面要显著优于一般的配筋连系梁。

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