【摘要】：高層建筑結(jié)構(gòu)中,連梁對剪力墻的承載力、剛度、延性等具有重要影響。利用連梁的延性與耗能能力,耗散地震能量,連梁是剪力墻結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)二道設(shè)防設(shè)計的重要構(gòu)件。在連梁兩端作用有反向彎矩,連梁截面厚度較小,對剪切變形敏感、容易剪切破壞。通過在連梁中配置鋼板,使鋼板和鋼筋混凝土共同參與抗剪,從而改善普通鋼筋混凝土連梁的抗剪性能。完成了跨高比為1.5的12個不同配板率的鋼板混凝土連梁試件的擬靜力試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,由于內(nèi)置鋼板的存在,鋼板混凝土連梁的抗剪承載力、位移延性和耗能能力明顯高于鋼筋混凝土連梁。配置鋼板后,連梁的承載力得到了明顯提高,并且承載力隨配板率的增大而提高,當(dāng)配板率增大到一定程度時,承載力提高的不再明顯,繼續(xù)增大配板率承載力反而下降；鋼板混凝土連梁試件的滯回曲線包圍的面積明顯大于普通混凝土連梁,說明前者耗能能力遠(yuǎn)大于后者,而且隨著配板率的增大,滯回曲線包圍的面積增大。連梁中配置鋼板后耗能能力顯著提高,強(qiáng)度和剛度退化較慢,具有較好的抗震耗能能力,但配板率對連梁的耗能影響不大。對試驗(yàn)量測結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的應(yīng)變分析和抗剪承載力分析。實(shí)測應(yīng)變表明,試件屈服之前,連梁反彎點(diǎn)位于跨中附近,而且連梁截面上的正應(yīng)變分布基本滿足平截面假定；在試件屈服之后,連梁反彎點(diǎn)逐漸向受壓區(qū)移動,鋼板截面高度中間具有較大的正應(yīng)變,說明試件屈服后,該處鋼板具有較大的軸力,而鋼板截面上下邊緣正應(yīng)變相對較小,因此,鋼板參與部分抗彎,其抗彎承載力由兩部分組成,一部分是鋼板截面模量抵抗的彎矩,一部分是鋼板的軸力對混凝土受壓區(qū)合力點(diǎn)產(chǎn)生的力矩。對試件中鋼板和箍筋各自承擔(dān)的剪力進(jìn)行了定量的分析,并且分析了配板率對鋼板抗剪所做貢獻(xiàn)的影響,分析結(jié)果表明,在試件屈服之前,主要由混凝土抗剪,鋼板與箍筋的主要作用是約束裂縫的開展；試件屈服之后,混凝土開裂并逐漸退出抗剪工作,原來由混凝土承擔(dān)的剪力轉(zhuǎn)移給箍筋和鋼板,當(dāng)連梁中鋼板的抗剪能力發(fā)揮到一定程度時,箍筋的抗剪作用相對減弱�；诖�,提出了鋼板混凝土連梁的抗剪承載力計算公式以及合理的配板率范圍。利用ABAQUS有限元程序,對試驗(yàn)中的試件進(jìn)行了非線性有限元分析,分析結(jié)果與試驗(yàn)基本符合。對不同配板率的鋼板混凝土連梁試件進(jìn)行有限元模擬,根據(jù)分析結(jié)果,驗(yàn)證了本文提出的抗剪承載力計算公式的正確性,提出了鋼板混凝土連梁的設(shè)計建議,以期為工程設(shè)計提供參考。
[Abstract]:In high-rise buildings, connecting beams have an important influence on the bearing capacity, stiffness and ductility of shear walls. Using the ductility and energy dissipation capacity of the connecting beam and dissipating seismic energy, the connected beam is an important component of the shear wall structure to realize the design of the second channel fortification. There is reverse bending moment at both ends of the connecting beam, the thickness of the connecting beam section is small, it is sensitive to shear deformation and easy to shear failure. The shear resistance of ordinary reinforced concrete beams can be improved by placing steel plate in the connecting beam and making the steel plate and reinforced concrete participate in the shear resistance together. The pseudostatic tests of 12 steel plate concrete beams with different ratio of span to height of 1.5 were carried out. The test results show that the shear capacity, displacement ductility and energy dissipation capacity of steel plate concrete connecting beam are obviously higher than that of reinforced concrete connecting beam due to the existence of built-in steel plate. The bearing capacity of the steel plate is obviously increased, and the bearing capacity increases with the increase of the plate distribution ratio. When the plate ratio increases to a certain extent, the increase of the bearing capacity is no longer obvious, but the bearing capacity decreases with the increasing of the plate distribution ratio. The area surrounded by hysteretic curve of steel plate concrete connecting beam is obviously larger than that of ordinary concrete connecting beam, which shows that the former's energy dissipation ability is much larger than the latter, and the area surrounded by hysteretic curve increases with the increase of plate matching ratio. The energy dissipation capacity of the steel plate in the connecting beam is obviously increased, the degradation of strength and stiffness is slow, and the energy dissipation ability is better, but the ratio of plate matching has little effect on the energy dissipation of the connected beam. The test results are analyzed in detail by strain analysis and shear capacity analysis. The measured strain shows that the reverse bending point of the connecting beam is near the middle of the span before the specimen yielding, and the normal strain distribution on the section of the connecting beam basically meets the assumption of the plane section, and after the specimen yielding, the reverse bending point of the connected beam moves gradually to the compression zone. There is a large positive strain in the middle of the section height of the steel plate, which indicates that after the specimen yield, the steel plate has a larger axial force, while the positive strain of the upper and lower edge of the steel section is relatively small, so the steel plate takes part in the partial bending resistance. The flexural bearing capacity is composed of two parts, one is the bending moment of the steel plate section modulus resistance, the other is the moment caused by the axial force of the steel plate to the point of joint force in the concrete compression zone. The shear forces of steel plate and stirrups in the specimens are quantitatively analyzed, and the effect of plate ratio on the shear resistance of steel plate is analyzed. The results show that the shear resistance of concrete is the main factor before the specimen yield. The main function of steel plate and stirrups is to restrain the crack development; after the specimen yield, the concrete cracks and gradually withdraw from the shear work, the shear force originally carried by the concrete transferred to the stirrups and steel plates. When the shear resistance of steel plate in the beam reaches a certain extent, the shear resistance of stirrups is relatively weakened. Based on this, the formula of shear bearing capacity of steel plate concrete connecting beam and the reasonable range of plate ratio are put forward. The nonlinear finite element analysis of the specimen in the experiment is carried out by using the ABAQUS finite element program. The results of the analysis are in good agreement with the test results. The finite element simulation of steel plate concrete connecting beam specimens with different slabs ratio is carried out. According to the analysis results, the correctness of the formula of shear bearing capacity proposed in this paper is verified, and the design suggestion of steel plate concrete connecting beam is put forward. In order to provide reference for engineering design.
【學(xué)位授予單位】：沈陽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU398.9

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本文編號：2188104