一种小跨高比交叉式对角斜筋连梁制造技术

本发明专利技术公开了一种小跨高比交叉式对角斜筋连梁。该连梁包括纵筋、设置在纵筋外侧的箍筋和设置在纵筋间的交叉式对角斜筋以及填充材料高延性纤维混凝土。该连梁相较于普通混凝土对角斜筋连梁，由于采用高延性纤维混凝土为基体材料，从而提高了连梁的抗剪承载力和延性，并降低了结构自重；同时该连梁中对角斜筋无需设置箍筋，减小了钢筋用量，避免了由于钢筋拥挤导致的施工困难。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种小跨高比连梁，具体为一种高延性纤维混凝土小跨高比交叉式对角斜筋连梁。
技术介绍
在剪力墙结构和框架-剪力墙结构中，两端与剪力墙相连且跨高比(连梁净跨与梁高的比值)小于5、连接墙肢与墙肢的梁称为连梁。在风荷载和地震荷载作用下，墙肢产生弯曲变形，使连梁产生转角，从而使连梁产生内力。同时连梁端部的弯矩、剪力和轴力又反过来减少了墙肢的内力和变形，对墙肢起到了一定的约束作用，改善了墙肢的受力状态。连梁是主要经历塑性变形并耗散地震能量的构件，连梁的刚度、强度和变形性能对联肢剪力墙结构的抗震性能有很大的影响。通过对连梁合理的设计，可以提高联肢剪力墙结构的利用率和经济效益。当剪力墙连梁跨高比偏大(>2.5)时，其端部塑性铰区在正、负弯矩交替作用下的抗震性能与一般框架梁端塑性铰区相似，其抗震设计方法和构造措施均较为成 熟，按现行设计方法可以保证连梁发生延性破坏，既梁端首先形成塑性绞，结构刚度降低，变形加大，可以吸收大量的地震能量，同时通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力，对墙肢起到一定的约束作用，使剪力墙保持足够的刚度和强度，起到对减少墙肢内力，延缓墙肢屈服有着重要的作用。根据建筑需求及结构刚度要求，在剪力墙结构和框架-剪力墙结构中，多采用跨高比小于2. 5的小跨高比连梁，此类连梁属于反弯点在跨中的反对称弯曲深梁，剪弯比较大，难以避免在达到所需延性之前过早发生脆性破坏。连梁在发生脆性破坏时就会迅速丧失其承载力，在沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时，各墙肢丧失了连梁对它的约束作用，将成为单片的独立墙，导致结构的侧向刚度大大降低，变形加大，墙肢弯矩加大，并且进一步增加P-Λ效应(竖向荷载由于水平位移而产生的附加弯矩)，并最终可能导致结构的倒塌。小跨高比连梁由于跨高比较小，名义剪压比较大，属于两端刚接，反弯点在跨中的反对称弯曲深梁，其受力和变形性能与跨高比较大的细长梁或简支深梁都有很大的差别，在抗震联肢墙中常规小跨高比连梁(如图I所示，常规小跨高比连梁包括纵筋2和设置在纵筋2外侧的箍筋3以及普通混凝土填充材料)已无法避免其自身过早发生剪切破坏，从而无法满足结构对其抗震性能的要求。为了提高小跨高比连梁的抗震性能，现有技术中主要从连梁的配筋方案、截面形式和基体材料三个角度对其进行改进。在配筋方案和截面形式改进上，主要有交叉暗柱式配筋连梁、菱形配筋连梁、双连梁和钢纤维连梁等。其中，交叉暗柱式配筋连梁(如附图2所示，交叉暗柱式配筋连梁包括纵筋2、设置在纵筋2外侧的箍筋3和设置在纵筋2之间的交叉暗柱6以及设置在交叉暗柱上的暗柱箍筋7)可以满足整体结构对小跨高比连梁抗震性能的要求，具有较优的抗剪能力和耗能能力。但因其配置有交叉暗柱1，各暗柱上配置有大量箍筋2，导致此类连梁用钢量大、钢筋拥挤造成施工困难。另外，ZL201120109680. 2公开的高延性混凝土连梁以普通框架梁的构造为基础，基体材料采用高延性混凝土，在一定程度上提高了小跨高比连梁的延性和耗能能力；但当跨高比过小时(小于I. 5)，其延性不再满足结构抗震要求，需进一步增加箍筋的配置数量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种易于施工、延性高和抗震性能好的小跨高比连梁。为此，本专利技术提供的小跨高比交叉对角斜筋连梁与常规的小跨高比连梁相比其特征在于纵筋间设置有交叉式对角斜筋，并且其填充材料为高延性 纤维混凝土。上述对角斜筋的配置应满足下述条件Vwb 彡 O. 14fcbh0+l. 3ftbh0+0. 24Asdfsdsin α (式 I)(式I)中: Vwb为连梁斜截面抗剪承载力；b为连梁截面宽度；h0为连梁截面有效高度；fc为高延性纤维混凝土抗压强度；ft为高延性纤维混凝土轴心抗拉强度，ft = 3. 683fc0·174 ；Asd为单向对角斜筋面积；fsd为对角斜筋屈服强度；α为对角斜筋与连梁纵轴的夹角，a = arctan (ln/h)，In为连梁净跨。上述高延性纤维混凝土的组分为水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纤维和水，其中，按质量百分比计，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 :0. 9 :0. I :0. 76 :0. 58 ;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数，PVA纤维的体积掺量为I. 5%。上述水泥为P. O. 52. 5R硅酸盐水泥；上述粉煤灰为I级粉煤灰；上述硅灰的烧失量小于6%、二氧化娃含量大于85%、比表面积大于15000m2/kg ;上述砂的最大粒径为I.26mm ;上述PVA纤维的长度为6 12mm、直径为26 μ m以上、抗拉强度为1200MPa以上、弹性模量为30GPa以上。本专利技术提供的小跨高比交叉式对角斜筋连梁具有以下特点(I)抗剪箍筋用量少，节约钢材，降低施工难度。(2)以高延性纤维混凝土作为连梁的填充材料，可减小连梁的自重，并且高延性纤维混凝土具有良好的塑性变形能力，连梁破坏时保护层混凝土不会剥落，可减少甚至免去强震后的修复费用。以下结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。图I为常规小跨高比连梁的结构示意图；图2为交叉暗柱式配筋连梁的结构示意图；图3为本专利技术的小跨高比交叉对角斜筋连梁的结构示意图；图4为图3的A-A剖视图；图5为为非线性力-位移理论模型计算简图；图6为R/C试件和R/FRC试件的尺寸与配筋示意图7 (a)为R/C试件的破坏形态示意图；图7 (b)为R/FRC试件的破坏形态示意图；图8 (a)为R/C试件的滞回曲线图；图8 (b )为R/FRC试件的滞回曲线图；图9为试件CB-I与试件CB-2的荷载-位移骨架曲线图。具体实施例方式高延性纤维混凝土是一种在水泥基体中加入随机分布短纤维，并通过界面设计的水泥基复合材料，纤维类型包括钢钎维、碳纤维、聚合物纤维等。其具有很大的吸收能量的能力，与普通纤维混凝土最大的区别是仅添加2%左右的纤维，其单轴拉伸应变可达到3%，·且拉伸时出现准应变硬化现象。延性高性能混凝土与钢筋之间有很好的协调变形能力，钢筋的粘结滑移变形较小。现有技术表明，每生产I吨水泥熟料约排放I吨CO2等有害气体，延性高性能混凝土利用工业废料(粉煤灰)取代部分水泥熟料(约50°/Γ70%)，减少了有害气体的排放。延性高性能混凝土经界面设计，不含粗骨料，可缓解我国天然骨料资源趋于枯竭的现状。本专利技术是结合高延性纤维混凝土结构上的优点，同时考虑了连梁中钢筋的配置方式，而对现有的小跨高比连梁构造进行改进所得到的技术方案。参考图3和图4，本专利技术的小跨高比交叉式对角斜筋连梁包括纵筋2、设置在纵筋2外侧的箍筋3和设置在纵筋2间的交叉式对角斜筋4以及填充材料高延性纤维混凝土(FRC) 5。所用的高延性纤维混凝土的组分为水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纤维和水，其中，按质量百分比计，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 :0. 9 :0. I :0. 76 :0. 58 ;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数，PVA纤维的体积掺量为1.5%。优选后的各种材料为水泥为P. O. 52. 5R硅酸盐水泥；上述粉煤灰为I级粉煤灰；上述硅灰的烧失量小于6%、二氧化娃含量大于85%、比表面积大于15000m2/kg ;上述砂的最大粒径为I. 26mm ;上述PVA纤维的长度为6 12mm、直径为26 μ m以上、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小跨高比交叉式对角斜筋连梁，包括纵筋、设置在纵筋上的箍筋和填充材料，其特征在于，所述纵筋间设置有交叉式对角斜筋，所述填充材料为高延性纤维混凝土。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁兴文，邓明科，车佳玲，李方圆，孙宏哲，党争，王英俊，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：