钢板屈曲后的拉力场特性对既有钢筋混凝土连梁延性的影响机理研究

In recent years, the improvements of seismic performances of the new constructed buildings and the retrofitting of the old buildings have been paid morem and more attension. Coupled shear walls and frame-shear walls are widely employed as a lateral load resisting system for high-rise building. In this system, a number of individual wall piers are coupled together by coupling beams which have great effects on the seismic performance of the whole system. To ensure the desired behaviour of coupled shear wall systems, coupling beams should be sufficiently strong, and have good ductility, deformability and energy dissipation ability for seismic resistant applications. Previous studies revealed that many existing deep coupling beams had limited ductility and tend to brittle shear failure which may lead to the serious failure of the whole lateral resisting system. While, current retrofitting methods often paid attention to the improvement of strength, and ignored the improvement of ductility and deformability. .The present study aims to investigate the effects of different tension field and buckling modes of steel plate on the ductility and deformability of coupling beams. Experimental and numerical studies will be conducted to investigate the performance of the retrofitted coupling beams. According to the experimental and numerical results, a design procedure for the retrofitted coupling beams will be proposed. This study can provide engineers useful design method for the retrofitting of existing coupling beams.

近些年来，新建建筑抗震性能的提高，老建筑抗震性能的加固是人们十分关注的问题。剪力墙结构和框架-剪力墙结构因为其良好的抗侧力性能被广泛应用于高层结构中。联结两个剪力墙之间的连梁对整个体系达到良好的抗震性能起到重要的作用。连梁除了需要足够的强度和刚度外，还需要具有良好的抗震性能。研究表明，已有建筑中的小跨高比的连梁的抗震能力往往不能满足当前的设计要求，容易发生脆性剪切破坏而最终可能导致整个剪力墙体系的倒塌。而目前的加固方法往往重视连梁强度的提高，忽略了其延性和变形能力的提高。. 本项目旨在通过试验研究、数值模拟和理论研究三种手段来揭示钢板屈曲后形成的不同的拉力场分布和屈曲模态对钢筋混凝土连梁的延性影响机理，进而找出钢板的最佳配置方案。最后得到一个可以计算加固后连梁的强度和变形能力的设计方法，为加固已有建筑中的钢筋混凝土连梁的抗震性能提供有意的建议。

近些年来，新建建筑抗震性能的提高，老建筑抗震性能的加固是人们十分关注的问题。剪力墙结构和框架-剪力墙结构因为其良好的抗侧力性能被广泛应用于高层结构中。联结两个剪力墙之间的连梁对整个体系达到良好的抗震性能起到重要的作用。连梁除了需要足够的强度和刚度外，还需要具有良好的抗震性能。研究表明，已有建筑中的小跨高比的连梁的抗震能力往往不能满足当前的设计要求，容易发生脆性剪切破坏而最终可能导致整个剪力墙体系的倒塌。而目前的加固方法往往重视连梁强度的提高，忽略了其延性和变形能力的提高。本项目主持人前期已经开展了关于跨高比为1.0的钢筋混凝土连梁的加固方法研究。采用的加固方法是用螺栓将钢板只固定在连梁与墙体的连接处并在钢板四周增加了钢板屈曲控制装置，利用钢板的后屈曲强度和拉力场效应提高钢筋混凝土连梁的耗能能力。然而研究发现，钢板的屈曲也同时会引起钢筋混凝土连梁的强度、刚度和耗能能力下降很快。而如果在钢板上增加加劲肋以控制钢板屈曲，可以更大地提高钢筋混凝土连梁的受力性能。.然而，增加钢板加劲肋，加劲肋的布置形式和数量以及螺栓和混凝土之间有无灌胶对钢筋混凝土连梁加固后性能的影响研究还没有开展。目前还没有一个完整合理的连梁加固设计方法可以计算加固后连梁的强度和变形能力。因此本项目通过试验研究完成了关于钢板有无加劲肋，加劲肋的布置形式和数量以及螺栓和混凝土之间有无灌胶对钢筋混凝土连梁加固后性能的影响研究。利用数值模拟研究揭示了无加劲肋钢板和有加劲肋钢板的不同的内力分布规律，以及钢板的厚度、不同的加劲肋布置形式和螺栓群的滑移对钢筋混凝土连梁加固后性能的影响。最后在在试验和数值模拟的基础上，得到加固后连梁的强度设计方法，并利用钢板、螺栓群和连梁三者之间的变形协调关系，得到加固后连梁的变形能力的设计方法。