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钢板混凝土连梁抗震性能的试验研究

张刚  
【摘要】:连梁是联肢墙结构及其组成的其它结构体系中重要的耗能元件,其承载力、延性和耗能能力对整体结构的抗震性能有重要影响。本文提出在钢筋混凝土连梁中配置钢板,利用钢板与钢筋混凝土共同抗剪,从而改善普通钢筋混凝土连梁抗震性能。 论文完成了跨高比为1.5的4个试件与跨高比为2.5的2个试件共6个试件的模拟地震往复加载试验。试验结果表明,混凝土连梁中配置钢板不仅可以提高连梁的抗剪承载力,改善其延性和耗能能力,还可以避免混凝土连梁发生弯曲滑移破坏。连梁可能的破坏模式有弯曲破坏、弯剪破坏与剪切破坏三种形式。实测应变表明,在纵筋屈服以前,连梁正应变沿截面高度的分布基本满足平截面假定,但纵筋屈服后该假定不完全成立;由于弯剪裂缝的出现,连梁纵筋零应变点不在连梁跨中,而向受压区方向移动。基于实验结果,分析了6个试件中钢板本身抵抗的弯矩、轴力、剪力和箍筋分担的剪力在不同位移水平下的变化,并据此提出了钢板混凝土连梁抗剪承载力的计算公式。试验结果证明,在钢板两侧焊接抗剪钢筋是有效的,同时需要保证钢板在墙肢中的锚固。 利用有限元软件MSC.MARC,对跨高比为1.5与2.5的两个试件进行了非线性有限元分析,分析结果与试验结果基本符合。分析结果表明,跨高比为1.5的连梁与跨高比为2.5的连梁抗剪机理不同,小跨高比连梁中存在显著的沿受压对角方向的斜压杆作用。在此基础上,完成了跨高比为1.5的钢板混凝土连梁抗剪承载力随配板率、钢板高厚比变化的参数分析。分析结果表明:抗剪承载力随配板率的增大而增大;抗剪承载力随着钢板厚度和高度的增大而增大,但钢板高度越大,增加钢板厚度对抗剪承载力的提高越明显;相同配板率时,钢板截面的高厚比越大,其抗剪承载力越大。据此提出了一些钢板混凝土连梁的设计建议。


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