高层建筑剪力墙钢组合桁架连梁抗震性能的试验研究

申志灵李凯峰

（1安阳工学院 河南安阳 2安阳职业技术学院 河南安阳）

高层建筑剪力墙钢组合桁架连梁抗震性能的试验研究

申志灵1李凯峰2

（1安阳工学院 河南安阳 2安阳职业技术学院 河南安阳）

本文主要就高层建筑剪力墙钢组合桁架连梁的抗震性能，展开了相关的分析与探讨，首先概述了剪力墙结构具体特点，而后针对本次试验情况进行了简要的概况阐述，其中主要包含了试件的设计与制作，以及试验测量内容两部分内容，进而通过对试验现象与结果的深入研究，具体分析了构件的延性以及耗能状况。最终希望借助于本文的分析研究，能够引起更为广泛的思考与交流，以期给予相关的高层建筑施工，提供一些必要的参考内容。

高层建筑；剪力墙；组合桁架；连梁；抗震性能

在剪力墙的抗震结构之中，连梁是首要的抗震防线，连梁不但在剪力墙抗震结构之中承受了竖向的载负荷压力，而且还承受了极大一部分的水平载负荷压力。在风力载负荷压力与水平地震的共同作用影响下，墙肢便会出现弯曲形变的情况，同时促使连梁的端部发生弯矩、轴力及剪力，最终导致连梁丧失承载能力，引发结构坍塌。因此就钢组合桁架连梁的抗震性能进行相关的试验研究，将具有十分重要的作用与价值，据此本文在结合剪力墙的结构特点基础上，针对剪力墙钢组合桁架的连梁延性情况展开了具体的分析与探讨，希望能够提供一些参考。

一、剪力墙工作特点概述

连梁在剪力墙的整体抗震结构之中承担着首道防线的重要作用，而且连梁一方面承载了竖直方向的载负荷之外，另一方面也承载了极大的水平载负荷。在各类载负荷压力与水平地震的影响之下，墙肢会出现弯曲形变，促使连梁端部发生力矩改变，降低相邻墙肢的内力及形变，从而给予墙肢一定的保护效用，缓解墙肢的受力情况。在水平方向的载负荷作用影响下，连梁很有可能会由于承载力超出限额而出现剪切损坏或是弯曲损毁。在连梁出现剪切损坏之时，会即刻导致其失去承载性能，墙肢也就成为了单片悬臂墙，这时墙肢一侧的刚度会大幅度的降低，形变进一步增大，弯矩也同样变大，直至结构坍塌；但连梁在出现弯曲性便是，其梁端能够产生塑性铰，结构刚度下降而形变增大，从而可以承载极大的地震能量，给予墙肢相应的保护效果。弯曲损坏是连梁的理想损坏情形，而连梁的延性则是影响弯曲损坏的主要性能指标，因此具备有较为良好延性的连梁则是一种十分理想的连梁方案。

二、试验概况

（一）试件的设计与制作

1、试件设计

基于钢结构所具备的延性优势，在确保混凝土端块以及对钢结构衔接位置不造成损坏的前提下，采取了“工”字形的试件设计，综合考量到钢结构组合桁架在平面位置刚度较差的情况，本次研究仅设计了小跨高比试件。在设计之时端块混凝土的立方体抗压强度为C40，混凝土23D实际测量抗压强度38.24N/mm2；钢筋的曲强度及最大强度依次为378.1N/mm2、585.25N/mm2。在布设于交叉位置的角钢角度为58.2°。

2、试件制作

此次研究的试件均于试验室环境制作，所有混凝土端块在制作之后的浇水养护试件均不低于7d。且每一项试验试件在浇筑之时均保留三个标准试块，从而进行混凝土力学性能指标的检测。针对所选用钢筋型材借助于金属拉伸试验方式予以检测。钢筋绑扎、混凝土浇筑依据建筑施工标准实施。

针对角钢、型钢和各个端块所需应用的钢筋均预留一部分的试验样本，从而对相应的试件强度予以检测。在试件制作完成之后要采取打磨处理，于具体位置处贴上应变片，在清理打磨以后将应变片贴于打磨处，同时采取给予滴蜡，以避免应变片受潮。

（二）试验测量内容

本次试验研究基础为试验所得结论，经由试验结论所求出滞回曲线，而后针对刚组合桁架连梁的受力特征予以分析评判从而获知其中的规律特性。进一步就钢组合桁架连梁的承载性能、损坏机制、刚度、延性，耗能等指标参数予以深入探究。其具体内容如下：

第一，详细观察所有研究试件的损坏过程与特性；第二，不同层级的水平载负荷，与试件在水平载负荷下的位置移动情况，为了明确掌握试件的滞回能力，可于试件布设位置移动传感设备，检测连梁两端的位置移动情况从而表明连梁受力之后的性能特征，采用电液伺服作动器及电子位移测量器所获取到的作用力信号和位移信号，在通过计算机运算处理之后便可生成载负荷对试件位置移动的影响曲线图；第三，采用应变片测量，采用电阻应变片对桁架型钢、角钢在各个载负荷影响下的应变值情况予以测量；第四，探究刚度不同情况下，对试件延性的影响。

三、试验结果分析

（一）构件延性

结构亦或是构件抵抗的非线性形变状况，采用延性来予以分析。延性即为结构或者是构件在承载性能未发生本质性改变的状况下，所能够承受的形变性能，也可说是延性是构件后期形变性能的具体体现。构件的延性大小采用延性系数表达，延性系数最大形变和屈服形变间的比值关系。延性系数体现了结构构件的塑性形变性能，展示出了结构构件在抗震方面的能力优劣，因此结构构件的抗震性能很大程度上是取决于构件延性的。

在结构抗震分析之中通常会选用的延性系数包含有三类：

第一，挠度延性系数，可具体表述为：

第二，转角延性系数，可具体表述为：

第三，曲率延性系数，可具体表述为：

其中依次为构件承载性能降低至 80%的最大承载性能之时的挠度、转角及曲率。

（二）耗能状况

试验构件的耗能状况即为在多次的载负荷压力影响之下，构件对能量的吸收能力。耗能状况表明了构件的非线性力学性能，是对结构抗震性能的进行评估的主要指标依据。在结构发生了弹塑性状况之时，结构试件的抗震能力主要是由结构耗能情况所决定。滞回曲线之中的加载阶段载负荷滞回曲线所具备的面积大小能够表明结构构件对地震能量的吸收情况，同时在卸载方面的曲线和加载曲线共同包含的面积即为耗散能量。此类能量是经过材料之中的内摩组亦或是局部破坏，而将能量转变为热量而消散。

结束语

总而言之，本文首先就刚组合平面桁架的连梁抗震性能进行了试验探究。依据跨度的高度比、刚度比等相关影响因素进行了刚组合桁架连梁的伪静力试验，就此类连梁的具体受力特征得到了一些试验验证，试验结果证实这一类连梁结构具备有较为良好的延性特征，及塑性耗能能力。钢组合桁架的连梁根结处端板自身未发生损坏，此即表明试验连梁的根部节点设计是具有实践可操作性的，能够有助于日常的施工维护。

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