夾墻梁板疊合構件抗剪性能研究及承載力計算

發(fā)布時間：2020-06-11 22:38

【摘要】：鋼筋混凝土寬柱雙梁框架結構體系是采用托換技術擴大砌體結構空間的優(yōu)選方案。其中采用的雙梁托換技術具有結構受力體系轉換平穩(wěn)、安全可靠等諸多優(yōu)點,在既有結構改造中有較高的實用價值。雙梁托換技術從既有的樓板開孔,澆筑新的混凝土雙梁,并將孔洞填至與板平齊,從而與樓板形成疊合構件。因該混凝土雙梁間的夾墻不便且不宜拆除,必須采取合理的連接措施保證其與混凝土雙梁共同受力。近年來,盡管有學者對從樓板開孔澆筑混凝土梁形成的梁板疊合構件及混凝土-磚砌體形成的組合構件的抗剪性能做了少量研究,證明了從樓板開孔澆筑混凝土雙梁及保留該雙梁間內(nèi)夾墻的可行性,但現(xiàn)有的研究僅考慮了新梁與舊板或新梁與砌體之間的相互作用,然而實際上,當從樓板開孔澆筑混凝土梁且不拆除內(nèi)夾墻時,新澆筑的混凝土梁、既有的砌體和板三者之間將通過兩兩接觸形成夾墻梁板疊合構件。因此,有必要深入研究夾墻梁板疊合構件整體的抗剪性能。本文主要研究工作及結論如下:(1)采用有限元軟件ABAQUS對已有的新梁舊板疊合構件和夾墻梁組合構件進行建模分析,并與試驗得到的荷載-撓度曲線及破壞形態(tài)進行對比分析,驗證了有限元模擬方法的適用性和可靠性。(2)結合工程應用和砌體結構設計規(guī)范,設計了20個不同剪跨比、不同配箍率的夾墻梁板疊合構件。通過有限元模擬研究了該構件的抗剪性能,得到了剪跨比和配箍率對其破壞形態(tài)、承載力及跨中撓度的影響規(guī)律。結果表明:剪跨比為0.9的夾墻梁板疊合構件在不同配箍率時均發(fā)生斜壓破壞,其抗剪承載力高,跨中撓度小;剪跨比為1.35至2.34的夾墻梁板疊合構件在不同配箍率時均發(fā)生剪壓破壞,其抗剪承載力隨剪跨比的增加依次降低,而跨中撓度依次增大;剪跨比為2.90的夾墻梁板疊合構件,當配箍率為0.168%(最小配箍率為0.143%)時發(fā)生斜拉破壞,其承載力最低,當配箍率不小于0.252%時發(fā)生彎剪破壞,其跨中撓度較大,延性較好。(3)設計了24個夾墻梁板疊合構件,并對其進行有限元建模分析,分別研究了跨高比、新澆混凝土強度等級、橫向連接筋間距、縱筋配筋率及有無箍筋加密區(qū)等因素對該構件抗剪性能的影響規(guī)律。結果表明:跨高比的增大對夾墻梁板疊合構件的抗剪承載力幾乎沒有影響,但致使跨中撓度增幅很大;隨著新澆混凝土強度等級從C30提高至C50,夾墻梁板疊合構件的抗剪承載力和跨中撓度分別增大13.61%和9.58%;隨著橫向連接筋間距的增大,夾墻梁板疊合構件的抗剪承載力和跨中撓度分別降低10.69%和31.20%;增大縱筋配筋率對夾墻梁板疊合構件的抗剪承載力影響很小,但致使跨中撓度有較小的降幅;設置箍筋加密區(qū)能明顯增大夾墻梁板疊合構件的抗剪承載力和跨中撓度。并且發(fā)現(xiàn),新澆混凝土的強度等級和橫向連接筋間距對夾墻梁板疊合構件的整體工作性能影響較大。因此,在實際工程應用中須綜合考慮夾墻梁板疊合構件的承載力和整體性,盡量減小新舊材料的強度等級差別,并采取設置橫向連接筋等可靠措施保證該構件的工作性能。(4)基于桁架-拱模型理論和現(xiàn)行規(guī)范中鋼筋混凝土梁斜截面抗剪承載力的計算公式,建立了夾墻梁板疊合構件斜截面抗剪承載力的計算公式,并將計算值與模擬值進行對比,二者比值最大為1.05,最小為0.95。這說明:本文提出的公式可為該類型夾墻梁板疊合構件的抗剪承載力計算提供參考依據(jù)。
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