配交叉斜筋纤维增强混凝土小跨高比连梁抗震性能及破坏机理分析

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连梁作为高层建筑结构的重要构件,主要起着在墙肢之间传力和耗散地震能量的作用。近年来,随着高层建筑的日益兴起,使得剪力墙结构得到了广泛的应用,因此在地震来临时,如何使得墙肢之间起着传力纽带作用的连梁能够先于剪力墙而屈服,以使其能够耗散更多的地震能量显得尤为重要。然而,在实际工程中,由于受到建筑功能和整体结构侧向刚度的要求及限制,使得设计人员必须考虑选择小跨高比连梁。所以为了找到一种既便于施工又兼具良好抗震性能的小跨高比连梁,本文从配筋形式和连梁材料两方面进行考虑,设计了一组小跨高比连梁试验。在试验的基础上运用大型通用有限元软件ABAQUS对试件进行了模拟分析,并且研究了它们的抗震性能和破坏机理。通过试验及有限元模拟所得滞回曲线、骨架曲线、延性性能和耗能性能的对比,本文验证了有限元模型建立的科学性。在此基础之上,本文建立了38个有限元模型,重点研究了混凝土强度等级、截面宽度、跨高比和配筋率等几个参数的改变对配交叉斜筋纤维增强混凝土小跨高比连梁受力性能的影响。论文研究得出了以下主要结论:(1)随着混凝土强度等级的提高,连梁的承载能力有所提高,延性性能有所降低,但是降低幅度不大。(2)增大连梁的截面宽度虽然可以提高其承载能力,但是延性性能会相应降低。(3)跨高比的增大使得小跨高比连梁的承载力有所降低,但是延性性能有所提高;并且连梁的破坏模式逐渐由剪切型破坏向弯剪型破坏转变。(4)增加配箍率使得连梁的承载力和延性性能均有所提高,并且其在各点的提高幅度表现出相似的规律,当配箍率小于0.59%时提高幅度明显,而当继续增加配箍率时则提高幅度很小。(5)通过对本文小跨高比连梁纵筋和交叉斜筋的调整,认为纵筋用量或斜筋用量的增大均会使连梁的承载力有所提高。但是纵筋用量的增大会降低连梁的变形能力,而斜筋用量的增大会提高连梁的变形能力。因此,本文建议此类连梁的单侧纵筋配筋率宜不大于0.55%,且斜筋与纵筋的用量之比宜不小于1.3。(6)本文在试验和有限元分析的基础之上,运用拉压杆理论对已有的连梁抗剪承载力公式进行修正,给出了交叉斜筋纤维增强混凝土小跨高比连梁抗剪承载力的建议公式。
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