内置钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件试验研究.pdf

第2 9 卷第2期 2 0 0 8年 4月 建筑结构学报 J o u r n a l o f B u i l d i n g S t r u c t u r e s 文章编号： 1 0 0 0 - 6 8 6 9 ( 2 0 0 8 ) 0 2 - 0 0 9 2 - 0 7 Vo 1 29， No 2 Apr i l 2 0 08 内置钢构 架钢 骨混凝土转换深 受弯构 件试验研究 杨 春 ， 蔡 健 ， 吴 轶 ，陈 星 ( 1 华南理工大学 土木工程 系， 广东广州 5 1 0 6 4 0 ； 2 广州大学 土木工程学院 ， 广东广州 5 1 0 0 0 6 ； 3 广东省建筑设计研究院 ， 广东广州 5 1 0 0 0 0 ) 摘要 ： 以实际工程为背景， 对两榀 1 6缩尺 内置钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件模型进行试验研究 ， 分析这种新型转换 构件在竖 向集中荷载作用下的力学性能和破坏形态 ， 研究构件在受力过程中裂缝的开展规律 、 钢筋和钢构架的应变变化特 点、 传力模式。研究结果表明内置钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件具有承载力高、 刚度大、 变形能力强等诸多优点， 内置 钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件的破坏形态有显著的改善 ， 避免了普通钢筋混凝土转换 梁( 尤其是深受弯构件) 的脆性 破坏形态 ， 表现出 良好的塑性。内置钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件充分利用 了深受弯构件的拉力拱传力机理 ， 设置钢 构架实现 了以最短 、 最直接 的传力路线和方式传递上部荷载。 关键词： 内置钢构架 ； 钢骨混凝土 ； 转换深受弯构件 ； 试验研究 ； 力学性能 中图分类号 ： T U 3 9 8 9 T U 3 1 7 1 文献标识码： A Ex p e r i me n t a l s t u d y o n s t e e l t r u s s r e i n f o r c e d c o n c r e t e 1 1 1 t r a ns t e r de e p t l e x u r a l me mbe r s YANG Ch u n ，CAI J i a n ，WU Yi ，CHEN Xi n g ( 1 D e p a r t me n t o f C i v i l E n g i n e e r i n g ，S o u t h C h i n a U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ，G a g z h o u 5 1 0 6 4 0，C h i n a ； 2 Co l l e g e o f Ci v i l En g i n e e r i n g；Gu a n g z h o u Un i v e r s i t y，Gu a n g z h o u 51 0 0 0 6，Ch i n a ； 3 G u a n g d o n g R e s e a r c h I n s t i t u t e o f A r c h i t e c t u r a l D e s i g n，G u a n g z h o u 5 1 0 0 0 0， C h i n a ) A b s t r a c t ： B a s e d O ff a n a c t u a l p r o j e c t ，e x p e r i me n t s o f t w o 1 6 s c a l e s t e e l t rus s r e i n f o r c e d c o n c r e t e t r a n s f e r d e e p fle x u r a l me mb e r s we r e c a rri e d o u t t o s t u d y t h e f o r e e t r a n s f e r me c h a n i s m a nd c ha r a c t e ris t i c s o f f a i l u r e mo d e o f t h e n e wl y d e v e l o p e d t r a n s f e r me mb e r s t e e l t ru s s r e i n f o r c e d c o n c r e t e t r a n s f e r de e p b e a m ，u n d e r v e r t i c a l c o n c e n t r a t e d l o a ds Th e l a ws o f c r a c k d e v e l o p me n t f e a t u r e s o f s t r a i n s o f r e i n f o r c i n g b a r s a nd s t e e l t ru s sa n d t h e me c h a n i s m o f f o r c e t r a n s f e r o f t h e d e e p fl e x u r a l me mb e rs we r e a n a l y z e d Re s u l t s s h o w t h a t t h e s t e e l t ru s s r e i n f o r c e d c o n c r e t e t r a n s f e r d e e p fl e x u r a l me mb e r s ha v e hi g h l o a d c a r r y i n g c a p a c i t y，l a r g e rig i d i t y a n d g o o d d e f o r ma b i l i t y The f a i l u r e mo d e o f s t e e l t ru s s r e i n f o r c e d c o n c r e t e t r a n s f e r d e e p b e a m i s i mp r o v e d s i g n i fic a n t l y，wh i c h h a s g o o d p l a s t i c i t y，a n d b rit t l e f a i l u r e mo d e o f n o rm a l r e i n f o r c e d c o n c r e t e t r a n s f e r b e a m e s p e c i a l l y d e e p fle x u r a l me mb e r si s a v o i d e d 一 Th e t i e d a r c h f o r c e t r a ns f e r me c h a n i s m o f d e e p fle x u r a l me mb e r s i s f u l l y u s e d b y s t e e l t ru s s r e i n f o r c e d c o n c r e t e t r a ns f e r d e e p b e a m a n d b y a r r a ng i n g t h e s t e e l t ru s s e s，t h e s h o r t e s t a n d mo s t d i r e c t f o r c e p a t h i s a c h i e v e d t o t r a n s f e r u p p e r l o a ds Ke y wo r d s ：s t e e l t r u s s r e i n f o r c e d；s t e e l r e i n f o r c e d c o n c r e t e ；t r a n s f e r d e e p fl e x u r a l me mb e r ；e x p e r i me n t a l s t u d y ； me c h a n i c b e ha v i o rs 0 引言 钢骨混凝土结构由于其具有承载能力高 、 延性好、 刚度大 、 利 于施 工新工 艺 的采 用 ( 例如 地下室逆 做法 ) 、 适用于大跨、 重载等优点， 钢骨混凝土结构常被应用在 高层及超高层 建筑 的转换 结构 中。梁式 转换 结构是 建 基金项目： 广东省自然科学基金资助项 目( 0 2 0 9 6 5 ) ， 广州市教育局科技计划资助项 目( 6 2 0 6 3 ) 。 作者简介： 杨春( 1 9 7 3 一) ， 男， 江西奉新人， 工学博士， 讲师。 收稿 日期： 2 0 0 7年 9月 9 2 维普资讯 http:/ 筑结构( 尤其是高层建筑结构 ) 中实现竖 向构件或结构 体系转换最常用的转换结构形式 ， 具有传力明确、 设计 简单 、 施工方便 等优 点。 目前 国内外 已有多 种梁式 转换 层结构 类型 ， 例 如普通 钢筋 混凝 土转换 梁 、 预应 力钢 筋 混凝土转换梁等。采用普通梁式转换层结构承托层数 较多时 ， 梁 的截 面往往 过大 ， 有时很 难满 足承 载力 和刚 度的要求” 。 ， 采用钢骨混凝 土转换 梁 ， 则可 以很好 地解 决这一工程难题 。 广州某商业综合办公楼总建筑面积约为 4 8 5 0 0 m ， 地上 2 5层 ， 地下 1层 ， 地 下室 建筑 面积 约 2 5 0 0 m ， 地 面 以上建筑平 面尺寸为 3 0 4 m 6 3 1 m， 建 筑总高 为 9 8 2 5 m。这幢高层建筑底部下卧着广州地铁一号线的 两条地 铁遂道 ， 且该线 路 已正常运 营三年 多 ， 地 铁 隧道 及其保护范 围占据 了这个工程基础面积 的 4 0 ， 即该建 筑的大部分结构 必须 跨越 地铁 而建 。根 据地 铁保 护部 门的要求 ， 地铁侧 面保护距 离为 2 5 m， 顶 面 的保护距 离 为 1 2 m。因地铁线 的通 过 ， 给基 础设计带 来 困难 ， 首先 桩不能按 常规 布置 ， 只能在地 铁保 护线范 围外 布桩 ； 同 时， 受桩位布置的影响， 大部份上部结构的竖 向构件( 包 括核 心筒剪力墙 ) 无法 用桩直 接 支承 ， 需 要通 过转 换结 构将上部结构的荷载传到地铁隧道两侧保护线范 围外 的桩。因此转换结构 的设计 成为本 工程设计 重点 ， 为了 解决工程设计难题 ， 华南理工大学 和广 东省建筑设 计研 究院合作开发了一种新型的梁式转换层结构 内置 钢构架钢骨 混凝 土转 换构 件。 内置 钢构 架钢 骨混 凝土 转换构件是在普通钢筋混凝土转换梁内设置钢构架， 在 保证 两者共 同工作 的前提下 ， 充 分利用 钢构架清 晰简单 的传力机 理、 优越 的受 力特性 、 高承 载力 以及 良好 的抗 震性 能 ， 并通过外包钢筋混凝土保 证钢构 架 的稳定 性 以 及提高转换梁的承载力和刚度。典型构造示意图如图 1 所示 图 1 内置钢构架钢骨混凝土转换梁结构示意图 Fi g 1 Di a g r a m o f s t e e l t r u s s r e i n f o r c e d c o n c r e t e t r a n s f e r b e a m s t ruc t ur e 结构方案设计 过程中对钢筋 混凝土转 换厚板 、 钢筋 混凝土 转换梁 、 实腹式 钢骨 混凝土 转换 梁 、 内置 钢构 架 钢骨混凝土转换 梁 4种方 案进 行对 比分 析 。钢 筋混 凝 土转换厚板 和钢筋 混凝 土 转换 粱均无 法构 成地 下 二层 的有效使用面积； 实腹式钢骨混凝土转换梁虽然可以满 足承载力和刚度要求， 但用钢量高达 3 3 7 t ， 经济效益差； 内置钢构架钢骨混凝土转换 梁总用钢 量仅为 1 9 3 t ， 较 实 腹式钢骨 混 凝土 转 换 梁 可 以节省 投 资 约 1 3 7 5万 元。 在深受弯构件内置钢骨构架可以大大提高转换梁承载 力 ， 构件截面 尺寸可 以大 幅减小 并增 加有 效使 用空 间。 与普通钢筋混凝土深受弯构件相 比， 可以减轻自重并节 省基础造价。与实腹式钢骨混凝土深受弯构件相比， 节 点 区的钢筋 连接方 便 ， 整体 性好 ， 内置钢 构架充 分发挥 作用。 目前 国内外对 工字 形钢 骨混凝 土浅 梁 的受力 工 作 性能进行了大量的试验研 究 一 ， 相 应的计算 理论 也 日趋 完善 ， 国内部分行业 规程 刮也给 出 了相应 的计算公式 。 但对内置钢构架钢骨混凝土转换梁结构的研究国内外 未见报导。该 形式 的转 换梁 可 以用于 承托 层数较 多或 跨度较大、 荷载重， 尤其 当梁截面高度接近或超过层高 的深 受弯转换 构件 中其优越性 更加显 著 。另外 ， 钢构 架可 以根据上下结构传力的需要变 换形式 ， 以最短 的传 力路线 、 最直接简单的传力方式替代复杂的结构转换， 在特殊情况下可以满足建筑使用功能要求， 增加建筑使 用面积。 结合工程实践 ， 本文对内置钢构架钢骨混凝土深受 弯构件进行了试验研究 ， 探讨其受力特性 、 破坏形态、 传 力机 理及 各 种影 响 因素 的作 用 ， 验 证 结 构方 案 的可 行 l生 1 试验概况 1 1 模型设计与制作 选取广州市 正佳 广场 东塔 地下 室 的两根 内置 钢构 架钢骨混凝土转换构件进行 了缩尺模 型制作 ， 模 型 比例 为 1 ： 6 ， 由于这两根转换构件在实际工程中均为非满跨 剪力墙转换梁 ， 为 了模拟转换梁 上 的荷 载分布情况并 结 合现有的试验条件 ， 模型均制作了6 6 7 m m高的墙体 ， 以 期使试件的受力分布情况与实际接近， 试件 L 1 、 中钢 构架 ( 斜压杆 和水平拉 杆 ) 钢板厚 度分别 为 6 m m、 8 m m， 试件设计 图见 图 2 。 所有试件均采用 C 5 0商品混凝土 ， 试件 L 1 、 混凝 土标准立方体抗压强度分 别为 6 1 8 M P a 、 5 8 2 M P a ， 抗拉 强度分别为 3 6 0 MP a 、 3 4 5 MP a 。试件受 力 主筋 和箍筋 分别采用 H R I M0 0和 H R B 3 3 5两种 ； 钢构架 所用 钢材均 采用 Q 3 4 5碳素结构钢 ， 6 m m厚钢板屈服强度 、 极 限强度 分别为 3 2 1 8 9 M P a 、 4 6 0 7 3 MP a ， 8 m m厚钢板屈服强度、 极限强度分别为 3 1 7 9 4 M P a 、 4 5 7 3 6 MP a 。 1 2 加载及测试方法 试验采用 5 0 0 0 k N的液压千斤顶来施加集中荷载， 加载装置示意图见 图 3 。试 件加 载采用 分级加 载制 ， 用 荷载值控制加载， 荷载步为 1 0 0 2 0 0 k N 。用于测试钢筋 应 变的应变片阻值 为 1 2 0 Q， 标距 为 3 m m， 测 量挠度 的百 9 维普资讯 http:/ 上 中 3 2 1 4 l 1 I 1 ( a )L 1设计 图 ( 2 腰 1 - 1 剖面 1 - 1 剖 面 2 - 2 剖面 腰筋 ( b )L 2设计 图 图 2 试件设计 图 F i g 2 De s i g n d r a wi n gs o f s p e c i me n s 筋 g g g 一 8 一 暑 8 8 4 - 4 剖面 音 维普资讯 http:/ 锷 1 1 氆 5 q Z 1 2 2 Q 2 Q l 2 o 0 3 2 1 4 I I 2 6 5 0 ( a ) L1 ( b ) L 2 图 3 加载装 置示 意图 Fi g 3 Di a g r a m o f l o a d i n g i n s t a l l a t i o n 分表 为最 大量程 3 0 m m， 最 小刻 度 0 0 1 m m 的机 电百 分 表， 试验中的应变值和挠度值 由 D H 3 8 1 6静态应变数据 采集仪记录 。 2 试验结果及分 析 2 1 试验 现象 图 4给出试件裂缝开展 图 ， 试 验裂缝开展 过程 描述 以图4 所示为准。试件 L 1加载至 6 5 0 k N梁底部出现 2 条弯曲裂缝； 1 3 0 0 k N时梁左端在有墙体和无墙体的交界 处腹部出现竖向微裂缝 ， 1 6 0 0 k N时右端腹部 出现一条长 约 5 0 0 m m 的 斜裂 缝 ； 1 7 0 0 k N 时弯 曲裂 缝 最 大 宽 度 约 0 1 m m； 2 2 0 0 k N时梁 左端 出现几 条新 的斜 裂缝 ， 右端 斜 裂缝延长 ， 斜 裂 缝 最 大 宽 度 约 0 1 m m； 加 载 至 3 2 0 0 k N 时， 底部纵 筋 开 始 屈 服 ； 水平 钢 拉 杆 ( 如 图 2所 示 ) 在 4 0 0 0 k N时屈服； 4 8 0 0 k N时上部墙体在粱上有墙体和无 墙体交界处混凝土有爆裂现象 ； 5 0 0 0 k N时梁上斜裂缝最 大宽 度 0 4 m m， 弯 曲裂缝 最大 宽度 0 3 m m。箍 筋 、 钢 构 架斜压杆( 如图2所示) 直到试验结束都没有屈服 ， 试验 结束时试件最大挠度为 1 3 m m 。 试件 I 2加载至 4 5 0 k N， 洞 口左下角出现很短 的斜 向 微裂缝 ； 1 4 0 0 k N时梁右端 出现两条 较长 的斜裂 缝 ， 其 中 一 条 为 弯 剪 斜 裂 缝 。3 2 0 0 k N 时 弯 曲 裂 缝 最 大 宽 度 0 2 m m， 斜裂缝宽度 0 2 5 m m。3 8 0 0 k N时洞 口附近裂缝 宽度较 大， 裂缝 描绘 面洞 口附近斜裂缝 最大宽度 为 0 4 m m， 洞 口下 部 弯 曲裂缝 最 大宽度 0 3 m m， 描绘 面 的 背面洞口附近斜裂缝最大宽度 0 6 m m； 在 3 9 0 0 k N时， 底 部纵筋 开始屈 服 ； 钢 构架水平 拉杆 在 4 0 0 0 k N时开始 屈 服； 腰筋部分测点在 4 2 0 0 k N时开始屈服； 4 4 0 0 k N时洞 口左边混凝土劈裂， 洞口附近裂缝最大宽度 2 ra m， 洞 口 附近混凝土破损严重 ， 试件破坏， 停止加载。试件破坏 时 ， 箍筋没有屈服 ， 钢构架斜 压杆也没 有屈服 ， 试 件最 大 挠度 1 1 m m。 对比试件 L 1 、 I 2， 试件 L 1 前期裂缝均为弯曲裂缝 ， 最大裂缝 宽度 为 0 2 m m对 应 的荷 载 尸 0 ： 值为 3 6 0 0 k N， 承载力有很大上升空间。试件 I 2在支座附近设置洞 口， 最大裂缝 宽度出现在洞 口附近， 最大裂缝 宽度为 0 2 m m对应荷载值较小 ， 仅为 1 7 0 0 k N， 破坏时洞 L I 附近 混凝土被劈裂， 这主要是因为洞口位于支座附近， 应力 较大 ， 位置不利 ， 因此首先被压碎 ， 而此时其 他位置 的裂 缝宽度都在 0 4 m m以下。可见局部洞 口的削弱降低了 转换梁的刚度和承载力 ， 需对洞 口进行必要 的加强措施 才能进一步发挥梁 的承载能力。 整体上试件裂缝分布较均匀 ， 弯曲裂缝的数量和宽 度与斜裂缝相当。主要是试件中钢构架表面设置 了抗 剪短钢 筋( 如图 2所示 ) ， 抗剪短钢筋保证 钢构架与混凝 土间保持 良好 粘结性能。可 以看 到 ， 与普通钢 筋混凝土 转 换梁相 比， 内置 钢构架钢 骨混凝 土转 换深受 弯构件 的 破坏形态有显著的改善， 避免了普通钢筋混凝土转换梁 ( 尤其是深受弯构件) 的脆性破坏形态 ， 表现出良好的塑 性 ， 这一点 对提高转 换层 结构的抗震性能非常关键 。 ( a ) L 1 ( b ) L 2 图 4 裂缝 开展示 意图 Fi g 4 Cr a c k s d i a g r a m 图 5为试件 在跨 中位置 的荷载一 挠度曲线 ， 从 图中可 以看出， 试件 L 1 在出现裂缝后， 曲线斜率有略微下降， 而后基本 保持 直线 ， 试 件 刚度较 大 ， 整个试 验过 程试件 刚度下降很 少 ， 试件没有 因为裂 缝 的增 加而 出现 刚度 明 显 下降。试件 I 2在加载至 4 2 0 0 k N以前 ， 曲线斜 率基本 保 持为直线 ， 加载至 4 2 0 0 k N时 ， 洞 口右上角斜 裂缝与洞 口内角部裂缝贯通( 图 4 ) ， 而后刚度有下降趋势， 但 曲 线整体仍保持较好的上升态势 ， 且破坏时挠度较小， 试 件破坏主要是由于洞口附近局部破坏而导致的。 在相 同截 面尺寸 、 配筋 率 、 混 凝 土强 度条 件 下 内 置钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件承载力 比普通钢 筋混凝 土转换梁提高约 3 0 4 0 ( 受剪承载力提高幅 95 维普资讯 http:/ 度尤为显著) ， 刚度提高 3 0 5 0 ， 说明内置钢构架钢 骨混凝土转换深受弯构件在受力性能方面较普通钢筋 混凝 土转换梁有显著 的改善。 曩 撂 曩 稼 挠度 f m m 图 5 荷载一 挠度 曲线 F i g 5 L o a d d i s p l a c e me n t c u r v e s o f s p e c i me n s 应变 8 ( 1 0 。 6 ) 图 6 底部纵筋荷载一 应变 图 Fi g 6 Lo a d s t r a i n c ur v e s o f mi d s p a n po i n t s o f b o t t o m b a r s 2 2纵筋和箍筋应变分析 图 6为底 部纵 筋 在跨 中测 点 的荷 载一 应 变 曲线 图。 从图中可 以看 出 ， 试 件 u 的底 部纵 筋 在 3 6 0 0 k N时屈 服 ， 此时最大裂缝 宽度 为 0 2 m m， 相 当于使 用 阶段 时底 部纵筋已经屈服。试件 I 2的底部纵筋在 3 9 0 0 k N时屈 服 ， 而最大裂缝 宽度 为 0 2 m m的荷 载仅 为 1 7 0 0 k N， 可见 由于洞口处的薄弱， 底部纵筋在使用阶段并未得到充分 发挥作用。 为 了了解试件纵筋和箍筋参 与受力 的情 况 ， 采用 图 7的试件坐标系， 将试件的底部纵筋、 箍筋以及箍筋在最 大裂缝 宽度 0 2 m m 时的荷载 和试 验结束 时荷载下 的应 变分布绘制 于图 8图 1 0中。 由图 8 可见 ， 试件 u 加 载至最 大裂 缝 宽度 0 2 m m ( 对应荷 载 P 0 ，= 3 6 0 0 k N) 后 ， 底部纵筋沿梁长方 向基本 上达到屈服 力 载至 5 0 0 0 k N时 ， 纵 筋应变沿梁 长方 向分 布规律与 3 6 0 0 k N相似， 纵筋各测点应变值大小相近。 试件 l 2由于洞 口的削弱 ， 加 载至 最大裂 缝宽度 0 2 m m ( 对应荷载 P 。 ：=1 7 0 0 k N ) 时 ， 底 部纵筋 没有屈服 ， 加 载 至4 4 0 0 k N时， 仅跨中附近纵筋达到屈服， 洞口附近纵筋 应变略低于跨 中纵筋测点应变 ， 跨 中附近纵筋各测 点应 变值趋 于大小 相 同。主要原 因在 于试件 跨 中的弯 曲裂 缝较多、 较密， 钢筋和混凝土发生了粘结破坏， 纵筋出现 96 ( a ) L 1 ( b 】 L2 图 7 试件坐标 图 F i g 7 Co o r di n a t e o f s p e c i men s 了滑移现象( 与裂缝开展图相吻合) ， 另外试件属于深受 弯构件 ， 荷载的传力机理和浅梁不完全相同， 有拉力拱 的传力特点E l o ， 试件 u 的底部纵筋起到很好的水平拉 杆作用 ， 钢构架斜压杆和混凝 土共 同形成 斜压柱 。试件 l 2由于洞 口的存在 ， 拉力拱的作用较弱。因此 ， 内置钢 构架钢骨混凝土深受弯构件构件开洞位置应尽量避免 靠 近斜压 杆 和水 平拉 杆位 置 ， 不 破 坏 拉 力拱 的传力 模 式 。 0 一 ( a ) L 1 ( b ) L 2 图8 底部纵筋应变分布图 Fi g 8 Di s t r i b u t i o n o f s t r a i ns o f bo t t o m r e i n f o r c i n g b ar s 图 9给出荷载为 P 、 P 试件腰 筋沿梁纵 向应 变分 布， 图9 a 实线、 虚线分别代表位于 u 试件 1 3梁高和 0 0 0 0 0 0 珊 瑚 维普资讯 http:/ 2 3梁高位置的 2 # 、 3 # 腰筋( 腰筋位置见 图 2 a ) ， 图 9 b实 线、 虚线分别代表位于 L 2试件 1 2洞 口高及位于洞 口 顶部位置的 2 # 、 3 腰 筋 ( 腰 筋位置见 图 2 b ) 。试件 L 1 的 2 # 腰筋位于梁偏 下方 ， 处 于受拉 范 围 ， 且 为弯 曲裂缝 和 斜裂缝均较多部位， 应变值较大， P 荷载时， 跨中附近 测点达到屈服， P 。 荷载时， 2 # 腰筋均达到屈服， 腰筋整体 参与梁受力 。3 # 腰 筋仅支 座附近 腰筋达 到屈服 ， 该 测点 上部有墙体存在 ， 墙体和转换 梁之 间存在着 一定 的共 同 作用 ， 梁的中 和轴偏 高 ， 故测 点应 变更 大 ； 另外 ， 由于深 受弯构件的拉力拱传力方式， 粱高较高处的裂缝主要为 沿着斜 压杆 的斜压 裂缝 ， 腰 筋作 为拉杆 参与 工作 ， 同时 起到 了控制斜 压裂缝 宽度 的作用 ， 其 他部位腰 筋未得 到 充分利用 。试件 L 2在 P 。 荷载 时 ， 2 # 、 3 # 腰筋均不屈服 ， 破坏 时 ， 在洞 口附近腰 筋部 分测 点屈服 ， 腰 筋对 于抑制 发生在洞 口附近的劈裂发挥 了作用 。 ! 宝 【 b ) L2 图 9 腰筋应变分布图 Fi g 9 Di s t r i b u t i o n o f s t r a i ns o f we b ba r s 图 1 0给出箍筋沿梁纵 向应变分布 ， 测点位于 1 2梁 高。试件 L 1 的箍 筋应变不 大 ， 大多在 1 2 0 0 x 1 0 以下 ， 由于试件均属于深受弯构件， 试件的腹剪和弯剪斜裂缝 数量少， 斜裂缝多为斜压裂缝， 箍筋对这种裂缝的约束 作用不大， 在使用阶段甚至破坏前箍筋的应力一直较 小 。一旦腹剪或弯剪斜裂缝数量增多， 必然会使箍筋 应力增大。而斜压裂缝在使用阶段一般宽度较小 ， 箍筋 对其约束作用小， 但是破坏时与斜压裂缝相交的箍筋应 变相对较大， 说明箍筋对斜压裂缝有一定约束作用。试 件 L 2的箍 筋应变 变化 与试件 L 1 有类似 之处 ， 箍 筋应力 不大 ， 作用 相对较小。 一 宝 0 5 x mm ( b ) L 2 图 1 0 箍筋应变分布图 F i g 1 0 Di s t r i b u t i o n o f s t r a i n s o f s t i r r u p s 2 3 钢构架 的应变分析 图 1 1 给出荷 载为 P 。 、 P ， 试件 L 1 、 L 2 钢构架斜压杆 应变 图 ， 图 中实 线 为 右 肢斜 压 杆 ， 虚 线 为 左 肢 斜 压 杆 ( 左 、 右斜压 杆位置 见 图 2 ) 。从 图中可 以看 出， 试件 L l 的钢 构架右肢斜压杆应变要 大于左肢斜 压杆 ， 由于左边 梁与 上部墙体共 同作用 ， 左肢斜 压杆参 与压力拱受 力较 右肢斜压杆弱。试验结束时， 右肢斜压杆应变在 一1 0 0 0 x 1 0 左右 ， 尚未屈 服 ， 水 平 钢拉 杆在 斜 压杆 张拉 和弯 矩 的影 响下 已经屈 服 ， 而 此时 梁 的挠度 只有 1 3 m m， 最 大裂缝宽度 为 0 4 m m， 如能更 好 地限制 裂缝 宽度 ， 就可 以充分利用拉力拱构件的强度， 无疑能在使用阶段更好 地发挥梁 的承 载能力 。试 件 L 2右 肢斜 压杆 应变很 小 ， 是 由于洞 口位置的影响 ， 无法将 右肢斜压 杆置于更合 理 的位置 ， 右 肢 斜 压杆 没 有 位 于 主应 力 方 向。试件 破 坏 时 ， 左肢斜压杆测点应 变约 为 一 7 0 0 x 1 0 ， 由于洞 口附 近过早局部破坏 ， 没有充分发挥作用 。 3 结论 通过本文的试验研究 ， 得出以下结论： ( 1 ) 内置钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件 呈拉力 拱传力模式 ， 钢构架斜压杆与混凝土斜压柱形成压力拱 共同承压， 以最短的传力路线、 最直接简单的方式把力 传到支座； 钢构架拉杆、 底部纵筋和腰筋形成水平拉杆 平衡压力拱的水平推力。 ( 2 ) 内置钢骨构架的设 置改善 了深受弯构件 的受力 9 7 枷抛咖啪枷枷瑚。抛 湖 咖 姗 。 姗 咖 维普资讯 http:/ 董 l 应变 ( 1 0 ) ( a ) L 1 卜左 肢 P 0 ： 2 ：0 = 4 4 0 0 k N ： 产 2 0 0 右肢 1 O 0 8 0 0 6 0 0-4 0 02 0 0 0 2 0 0 应变 ( 1 0 ) ( b ) L 2 图 1 1 钢构架斜压杆应变分布图 Fi g 1 1 Di s t ribu t i o n o f s t r a i n s o f d i a g o na l c o mp r e s s i v e ba r s o f s t e e 1 t r u s S 状况 ， 以受弯受剪 为主转 变为 以受 压为 主 ， 提高 了粱 的 整体刚度和变形 的协调能力 ， 避免 了普通钢筋混凝 土转 换梁( 尤其是深受弯构件) 的脆性破坏形态 ， 表现出良好 的塑性 。 ( 3 ) 腰筋对于 控制斜裂 缝有一定 作用 ； 由于试 件剪 跨 比较小 ， 且为薄腹梁 ， 腹剪斜裂缝 数量少 ， 箍筋 尚未发 挥作用 ， 但 不能忽 略箍筋 对于控制 斜裂缝 的作用 ， 箍筋 对约束斜压裂缝有一定作用。 ( 4 ) 合理的设 置钢构架 表面抗 剪件 ， 可 以有效 的改 善混凝 土与内置钢构架间的共 同工 作作用 ， 限制腹 剪和 弯剪斜裂缝的发展， 更好地发挥承载力大的优点。 ( 5 ) 内置 钢构 架转 换深 受 弯构 件 中洞 口是 薄弱 环 节 ， 本文建议不宜设置于拉力拱的斜压 杆和水平拉 杆位 置 ， 避免破坏深受弯构件的拉力拱 的传力模式。 参考文献 1 娄宇， 魏琏 ， 丁大钧 高层建筑转换层结构的应用和发展 J 建筑结构， 1 9 9 7 ， 2 7 ( 1 ) ： 1 6 2 1 ( L o u Y u ， We i L i a n ， D i n g D a j u n A p p l i c a t i o n a n d d e v e l o p me n t o f t r a n s f e r s t 0 n r 9 8 s t r u c t u r e o f h i g h r i s e b u i l d i n g J B u i l d i n g S t ruc t u r e ， 1 9 9 7 ， 2 7 ( 1 ) ： 1 6 - 2 1 ( i n C h i n e s e ) ) 2 唐兴荣 高层建筑转换层结构设计与施工 M 北京： 中 国建筑 工业 出版 社 ， 2 0 0 2 ( T a n g X i n g r o n g D e s i g n a n d c o n s t ruc t i o n o f t r a n s f e r s t o r y s t r u c t u r e s o f h i g h r i s e b u i l d i n g M B e i j i n g ：C h i n a B u i l d i n g I n d u s t ry P r e s s ，2 0 0 2 ( i n C h i n e s e ) ) 3 刘锡军 带结构转换层的高层建筑结构设计探讨 J 建 筑 结 构 ，1 9 9 6 ， 2 6( 6) ： 2 8 3 0 ( L i u X i j u n D e s i gn d i s c us s i o n o f h i g h r i s e bu i l d i n g s t ruc t u r e s wi t h t r a ns f e r s t o ry J B u i l d i n g S t ruc t u r e ，1 9 9 6 ， 2 6( 6) ： 2 8 3 0 ( i n C h i n e s e ) ) 4 叶列平， 方鄂华钢骨混凝土构件的受力性能研究综述 J 土木工程学报， 2 0 0 1 ， 3 3( 5) ： 1 1 1 ( Y e L i e p i n g ， F a n g Eh u a St a t e o f - t he a r t o f s t ud y o n t h e b e ha v i o r s o f s t e e l r e i n f o r c e d c o n c r e t e s t ruc t u r e J C h i n a C i v i l E n g i n e e ri n g J o u r n a l ， 2 0 0 1 ， 3 3 ( 5 ) ： 1 1 1 ( i n C h i n e s e ) ) 5 Y B 9 0 8 2 9 7 钢骨 混 凝 土 结 构 设 计 规 程 S ( Y B 9 0 8 2 - 9 7 S p e c ifi c a t i o n f o r d e s i g n o f s t e e l r e i nfo r c e d c o n c r e t e s t ruc t u r e S ( i n C h i n e s e ) ) 6 J G J 1 3 8 0 0 1 型钢混凝土组合结构技术规程 s (J GJ 1 3 8 - 2 0 01 T e c h n i c al s p e c i fi c a t i o n for s t e e l r e i nfo r c e d c o n c r e t e c o m p o s i t e s t ruc t u r e s s (i n C h i n e s e ) ) 7 杨春型钢混凝土深受弯构件受剪性能及计算方法研 究 D 广州： 华南理工大学， 2 0 0 7 ( Y a n g C h u n S t u d y o n t he s he a r r e s i s t i ng b e ha v i o r a n d c a l c u l a t i o n me t ho d o f t h e s t e e l r e i nf o r c e d c o n c r e t e d e e p fl e x u r a l m e m b e r f D Gu a n g z ho u：So u t h Chi n a Uni v e r s i t y o f Te c hn o l o g y， 2 00 7 ( i n C h i n e s e ) ) 8 傅恒青主编 建筑结构试验 M 第一版 北京： 冶金工 业 出 版 社 ， 1 9 8 0 ( F u H e n g q i n g S t ruc t u r e e x p e ri me n t M T h e F i r s t E d i t i o n B 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