小跨高比连梁中配置500 MPa钢筋的对比试验研究

王智勤

(中国建筑西南设计研究院有限公司，四川 成都 610081)

随着我国经济、科技实力的不断提升，建筑行业取得了较快发展，这同时也使得对钢材的消耗量很大。为了更加有效的节约和利用矿产资源，在建筑工程中进一步研究和合理使用更高强度等级的钢材成为研究的方向。到目前为止，将500 MPa钢筋用于小跨高比连梁的抗震性能试验研究还相对较少，因此作者设计了两根相同跨高比的连梁对比实验。

1 试验概况

本试验共进行两根试件的实验:CB－X10、CB－X10C。二者的尺寸、跨高比和细部构造措施皆相同，其实测剪压比、配箍特征值基本相同。不同之处在于CB－X10C中的主筋(纵筋和对角斜筋)采用500 MPa钢筋，试件的主要尺寸参见图1，基本参数参见表1。试件模拟联肢墙结构中的一个局部，中间部分为连梁，上下分别设置两个端块来模拟相应的局部墙肢，试验采用的加载简图参见图2。

图1 试件主要尺寸

注:“?”代表 HRB 235钢筋，“?”代表HRB 335钢筋，“? ”代表500 MPa钢筋。

图2 试验加载装置

本次加载制度遵照《混凝土结构试验方法》GB 50152－92中逐级反复加载制度。在试件达到屈服以前，采用荷载控制;在试件达到屈服以后，采用位移控制。在找到试件屈服位移后，在之后循环中每个位移倍数下循环两次。试验量测了连梁中对角斜筋、纵筋上各测点的应变值，荷载(P)－位移(Δ)滞回曲线等数据。

2 试验结果分析

2.1 试件破坏过程对比

在试验过程中试件CB－X10、CB－X10C的第一条裂缝分别出现在屈服荷载的35%、25%左右，对角斜裂缝同出现在屈服荷载的50%左右。随着荷载的不断增加，主斜裂缝不断延伸，将试件分割成若干菱形块体并形成X型主裂缝区。在之后的加载过程中，裂缝将混凝土表面分割为更小的菱形块体。在反复双向加载的后期，试件中部在交叉斜裂缝的反复切割破坏下，中部混凝土破坏严重，箍筋外鼓，混凝土对主筋的侧向约束下降，最后主筋屈曲，构件丧失承载能力。试件破坏形态图参见图3。

2.2 试件钢筋的应变对比

2.2.1 对角斜筋

试件CB－X10、CB－X10C在试验过程中受拉、压斜筋在连梁中部应变值相对较大，在两端应变值相对较低。原因是连梁跨高比较小，主斜裂缝出现较早且之后发育充分，受拉钢筋与对角主斜裂缝相交应变必然较大。两根试件的受拉斜筋在△/△y=2.0前能够达到屈服应变，而受压斜筋在△/△y=3.0时可以达到屈服应变。

图3 CB－X10、CB－X10C破坏形态

2.2.2 纵筋

试件CB－X10、CB－X10C在△/△y=1.0时，纵筋应力零点在距受压端1/4左右位置，随着屈服位移倍数的增加，钢筋的应力零点向受压端不断靠近。

明显CB－X10C的箍筋应变值总体上与CB－X10的箍筋应变值差别不大。

2.3 试件的抗震性能对比分析

连梁是剪力墙结构体系中重要的耗能元件，连梁抗震性能的好坏将影响着整个结构的抗震性能。下文对两根试验构件的试验数据进行分析，表现不同试件的抗震性能。两根连梁试件的滞回曲线参见图4，主要试验参数结果参见表2。

(1)CB－X10与CB－X10C的屈服位移基本相同，但CB－X10C的滞回环捏缩现象相对更为明显。CB－X10C在达到极限荷载之后承载力退化迅速，而CB－X10在达到极限荷载之后承载力退化却比较缓慢。

(2)两根试件的强屈比(Vu/Vy)基本都在1.3左右。当试件纵筋屈服时，对角受拉斜筋应变值已经比较接近屈服应变，这说明对角斜筋提供的抗弯承载能力在之后的加载过程中增幅能力有限。

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3 结论

本文共完成两根试验构件，通过试验结果及参考其它资料综合分析得出以下结论:

(1)从试验现象上看，配筋形式为对角斜筋的连梁最终破坏基本都是因破坏部位的混凝土大面积剥落，箍筋明显外鼓，混凝土失去对主筋压杆的协同作用后，主筋侧向失稳而导致连梁承载能力大幅度下降的。

图4 试件滞回曲线

(2)跨高比同为1.25、剪压比为0.25左右的试件CBX10、CB－X10C破坏形式都为斜压型剪切破坏，两者的屈服位移基本相同，CB－X10的位移延性系数大于CB－X10C的位移延性系数。本文所作试验结果表明对角斜筋形式连梁在条件基本相同的情况下，主筋配有500 MPa钢筋的构件与配有HRB 335钢筋的构件相比，其试验结果参数是有所不同的，但从整体上看差距不大，具有相对较好的抗震性能。

(3)跨高比为1.25的试件中，对角斜筋起主要的抗剪作用，箍筋的抗剪作用相对较弱。对角斜筋配筋形式连梁的位移延性系数达到3.5以上，这可以满足连梁基本的位移延性需求。

［1］王智勤.配有500 MPa钢筋对角斜筋小跨高比连梁抗震性能对比试验研究［D］.重庆大学，2009

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