钢筋混凝土剪力墙钢板-混凝土组合连梁抗震性能研究

Shear wall structure has been widely used in high-rise buildings. But in practice, the design work for its coupling beam is frequently perplexed by shear overloading. Researchers have presented the steel plate-concrete composite beam for a viable alternative to traditional reinforced concrete coupling beams.In this topic, the load-deformation exhibition, flexural and shear capacity, energy dissipation capacity and ductility of comb-fingered steel plate-concrete coupling beam,the steel plate with welded half hoop-concrete coupling beam and the improved steel plate with welded half hoop-concrete coupling beam are to be investigated extensively through experiment and numerical simulation, with comprehensive consideration of the affecting factors such as span-depth ratio, plate ratio, thickness, anchorage length and reinforcement ratio. The theoretical approach and computation method are to be suggested, in order to provide the necessarily reference for design procedure and enact of related codes or standards.

剪力墙结构体系在高层建筑中得到了广泛的应用。在结构设计时，对于联肢墙中经常遇到的小跨高比连梁，截面抗剪验算时超限的概率很大，为了满足延性连梁的设计要求，采用钢板-混凝土组合连梁是一个很好的解决方法。本课题将通过试验及数值分析手段对梳齿钢板-混凝土组合连梁、焊接半开口箍筋钢板-混凝土组合连梁及提出的改进的焊接半开口箍筋钢板-混凝土组合连梁的受力与变形特性、抗弯与抗剪承载力、耗能能力与延性等进行深入研究，全面考虑连梁跨高比、配板率、钢板厚度、钢板锚固长度及纵筋、箍筋配筋率等因素的影响，提出相应的理论及计算方法，为设计工作及相应标准、规范的制定提供参考。

完成了17个不同钢板厚度、锚固长度以及跨高比条件下的焊接箍筋连梁，改进焊接箍筋连梁和梳齿连梁的拟静力加载试验以及数值计算。连梁的承载力随着钢板厚度的增大并没有明显提高，连梁的延性和耗能能力随着钢板厚度的增大而增大，连梁中钢板自身抵抗弯矩和其所承担剪力随着钢板厚度增大而减小。.钢板齿缝根部应变较小，不会沿齿缝根部出现剪切破坏面。若保证荷载有效传递，梳齿钢板承担荷载及承担荷载占总荷载的比例均随连梁含钢率的增加而增大。.内置钢板的钢筋混凝土连梁，其含钢率增加使试件的屈服位移减小，极限位移增大，延性比提高，破坏后形成塑性铰，有较大的安全储备。钢板厚度较大的试件其墙梁节点处纵筋应变较大，表现出更为显著的变形性能，在强震作用下，可以更有效地耗散地震能量。.试验结果表明：可以加大连梁的延性和耗能能力。对配置钢板的连梁，钢板在墙肢中的锚固长度显著地影响连梁的破坏特征。对于较小锚固长度的钢板连梁，在连梁纵筋屈服以前，钢板与混凝土有较好的粘结性能，连梁的截面应变分布满足平截面假定。但钢筋屈服后由于混凝土弯剪裂缝的出现，钢板承担的弯矩未能增加，并且钢板未达到屈服前已在锚固区发生破坏；对于在较大的锚固长度，相对于适中锚固长度，一般来说其承载力并未有较大提高。在连梁破坏时，墙梁交界处形成塑性铰，并延伸到墙肢内开裂严重。适中的锚固长度，有利于墙肢中钢筋的布置，达到一定的经济性。同时，也可以保证钢板在连梁中的作用，满足承载力要求。.不论是改进焊接箍筋连梁还是梳齿钢板连梁都具有较好的抗震性能；较小跨高比、较大刚度的试件表现出较高承载能力，而较大跨高比、较小刚度的试件表现出了较好的延性。在加载过程的后期，小跨高比连梁明显比大跨高比连梁刚度退化慢，而耗能效率增加得快，有较强的耗能储备能力。采用改进焊接箍筋钢板连梁以及梳齿钢板连梁两种方式均可行，方便墙肢主筋的布置与安装。