半通缝连梁抗震性能数值模拟分析

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1、半通缝连梁抗震性能数值模拟分析第1章绪论1.1概述1.1.1联肢剪力墙中连梁的作用随着城市化进程的深入，城市用地日趋紧张，人口压力越来越大。为解决这一矛盾，高层、超高层建筑成为城市发展的必然趋势。剪力墙类构件由于平面内刚度大、承载力高等特点而成为高层、超高层建筑常用的构件形式，其中，联肢剪力墙又是最为普遍的结构形式之一。在地震作用下，联肢墙中墙肢底部塑性铰耗能远小于各层连梁端部塑性铰耗能，连梁是主要的耗能构件，且连梁还起到约束墙肢、提高联肢剪力墙承载力的作用。连梁端塑性铰的延性和耗能能力对联肢墙的弹塑性反应特征起着重要的控制作用。在联肢墙中，整体弯矩的大小反映了墙肢之间协同工作的程度，称为

2、剪力墙的整体性。整体性的好坏，直接关系到联肢墙的抗震性能优劣。整体弯矩是由连梁对墙肢的约束提供的，所以剪力墙的受力特点与连梁的刚度有关，连梁的刚度和延性直接影响联肢墙的破坏形态[1]。延性弯曲破坏也分为两种情况。第一种是墙肢已发生弯曲破坏，而连梁尚未屈服。此类墙肢破坏时的极限变形较小，延性较差，虽属于延性破坏，但在地震作用时耗能较差。第二种是连梁和墙肢相继屈服，一先一后。这样可以充分发挥连梁端部塑性铰的延性和耗能性能，延缓墙肢屈服。提高连梁的延性可以有效改善剪力墙的延性，在剪力墙设计时，连梁应有足够的延性，进而才可保证整体结构的延性要求。.......1.1.2连梁设计的一般原则在联肢剪力

3、墙中，墙肢和连梁协同工作，连梁应该具有足够的承载能力和变形能力。联肢墙设计应尽量保证为连梁先于墙肢破坏的延性弯曲破坏形式，同时也应符合强墙弱梁、强剪弱弯的原则。为达到以上提出的设计要求，应在结构设计初期确定方案时应用概念设计的方法对剪力墙的平面布置和连梁高度进行优化设计[3][4][5][6]。（1）对剪力墙进行平面布置时，应根据均匀、对称、分散、周边的原则。剪力墙片数不应太少，刚度不应太大，防止其在地震作用下承受的弯矩较大，造成连梁设计困难。（2）连梁截面高度适宜，其刚度、承载能力和变形能力能与墙肢相匹配。联肢墙中的连梁宜采用弱连梁，遭遇地震时，连梁提供的整体弯矩不大于该层联肢墙所承受的

4、总弯矩的20%。（3）楼面主梁不宜支撑在连梁上。由于连梁对主梁约束能力不足，会使主梁难以承受平面外弯矩，此外连梁本身剪切变形大，主梁支撑在连梁上会加剧变形更容易导致剪切破坏。.......1.2国内外研究现状1.2.1钢筋混凝土连梁鉴于连梁在抗震设防中的重要性，国内外众多学者对其进行了大量的研究工作，以期改善小跨高比连梁的抗震性能。上世纪70年代，新西兰学者T.Paulay[9]对普通配筋连梁与对角暗撑方案进行对比试验。结果表明：箍筋在普通配筋连梁屈服后起到重要作用，可防止发生斜拉劈裂破坏，因此宜多配置箍筋。80年代初G.B.Barney和K.N.Shiu[10]对小跨高比的普通配筋连梁施

5、加低周反复荷载，发现试件耗能能力较差，由于出现较严重的捏缩现象，滞回曲线围成的面积较小。几乎同时，我国学者龚炳年和方鄂华等人[11]对普通配筋连梁进行试验研究，通过改变连梁的跨高比、名义剪压比和剪箍比等参数，研究影响连梁位移延性及耗能能力的影响因素及作用规律。《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）采用了方鄂华等人建议的普通配筋方案。此后T.P.Tassios[12]、A.Vignoli和L.Galano[13]相继进行了普通配筋小跨高比连梁试验，试验结果与上述结果类似，试件耗能能力较差，滞回曲线出现严重的捏缩现象。......1.2.2钢板混凝土连梁2005年赵作周等人[22

6、]提出在腹板中加设钢板，利用钢板良好的抗剪性能和塑性耗能能力，承担连梁受到的剪力，增强连梁的耗能能力。该研究6个试件的循环加载试验，试验结果表明：钢板混凝土连梁可以提高连梁抗剪承载力，改善连梁延性，避免连梁发生弯曲滑移破坏。而且钢板混凝土连梁滞回曲线饱满，刚度和强度退化较平缓，耗能能力较强。1984年清华大学李国威、李文明[23]首次提出在连梁中间开设水平缝，增大梁肢的跨高比，以期在连梁端部形成塑性铰，增强连梁的耗能能力和延性。经试验研究，结果表明：开缝连梁的破坏形式接近弯曲破坏，延性好于普通截面连梁，但刚度降低过多，对联肢剪力墙的整体性和承载力损害较大。1987年王崇昌等人通过完成的2个

7、通缝连梁试验[24]，连梁跨高比小于1.5时，连梁中间设水平通缝，破坏形式倾向弯曲破坏，可以控制塑性铰出现的位置以便进行针对性配筋，具有较好的延性和刚度退化性能。1991年东南大学曹征良与丁大钧等人提出剪力墙结构自控连梁方案[25]，并进行了试验研究。试验结果表明：自控连梁可以承受较大的塑性变形，延性较好，耗能能力强，适合应用于高烈度地震区剪力墙结构建筑。之后曹征良、洪翔[26]又完成带自控连梁的双肢剪力墙振动台试验，对