高强钢筋高强混凝土双肢剪力墙试验

高强钢筋高强混凝土双肢剪力墙

试验研究与应用天津大学建筑设计研究院:丁永君2014年7月目录

01国内外研究与应用现状

02

试验设计与结果分析

03

经济性分析与工程应用

04

总结与展望01国内外研究与应用现状 国外高强钢筋研究应用现状澳大利亚80年代开始使用400MPa级钢筋，2001年开始使用500MPa级钢筋，淘汰400MPa级钢筋，并规定纵向受力钢筋仅采用500MPa级，同时正在研发800MPa级高强钢筋。美国混凝土配筋用低合金带肋钢筋标准（ASTMA706）2009年第二次修订版中规定，钢筋种类包括60级（420MPa）和80级(550MPa)钢筋，其中80级的应用正处于起步阶段。欧洲规范EN-1992（1992年施行）允许普通纵向受力钢筋的最高屈服强度为600MPa，规范EN-2002（2002年施行）规定钢筋强度为400MPa-600MPa。如德、英等国，主筋仅采用500MPa级钢筋。日本建设省1988-1992年实施了“NewRCProject”的技术开发项目，进行了超高强混凝土（100MPa以上）和超高强钢筋USD685（屈服强度为685MPa）及结构技术研究。目前日本普遍使用超高强钢筋（最高达1200MPa）作箍筋，受力纵筋屈服强度已应用到600MPa以上（USD685、USD980）。01国内外研究与应用现状 国内高强钢筋推广应用进程01国内外研究与应用现状 国内高强钢筋推广应用进程2012年1月4日住房和城乡建设部、工业和信息化部联合出台《关于加快应用高强钢筋的指导意见》（建标[2012]1号）

要求在2013年底，在建筑工程中淘汰335MPa级钢筋，2015年底，高强钢筋的产量占螺纹钢筋总产量的80%，在建筑工程中使用量达到建筑用钢筋总量的65%以上。 在高层建筑及大跨度等住房、公共建筑中，将500MPa级钢筋作为优先选用钢筋，并逐渐提高500MPa级高强钢筋的生产量和应用范围。01国内外研究与应用现状

国内高强钢筋研究现状近几年国内科研院校对HRB500级高强钢筋的粘结锚固、机械锚固性能，HRB500级高强钢筋混凝土梁抗弯、抗剪性能，HRB500级高强钢筋混凝土柱轴心受压、偏心受压性能、抗剪性能和HRB500级高强箍筋柱抗震性能进行了研究，发现高强钢筋混凝土梁柱受力性能良好满足现行规范要求。目前，专家学者重点研究了高强钢筋高强混凝土梁、柱、单肢剪力墙的抗震性能，但是双肢剪力墙在高层建筑中应用广泛，对于高强钢筋混凝土双肢剪力墙的试验研究较少。02

试验设计与结果分析 试验目的

为研究HRB500级高强钢筋以及C60、C70高强混凝土双肢剪力墙的抗震性能，按照实际工程中双肢剪力墙设计方法设计了4片3层1/4缩尺的高强钢筋高强混凝土双肢剪力墙试件，并进行低周反复荷载试验，通过试验获取双肢剪力墙的滞回曲线、承载力、抗裂度、变形能力及破坏机制等，研究高强钢筋及高强混凝土共同作用下双肢剪力墙的抗震性能。02

试验设计与结果分析

试件设计

试件编号混凝土强度等级轴压比连梁跨高比剪跨比连梁形式HRCW-1C600.152.53.83单连梁HRCW-2C700.152.53.83单连梁HRCW-3C600.151.63.83单连梁HRCW-4C600.153.33.83双连梁02

试验设计与结果分析

试验加载装置

02

试验设计与结果分析 试件裂缝发展图

HRCW-1HRCW-2C60

跨高比2.5

单连梁C70

跨高比2.5

单连梁02

试验设计与结果分析 试件裂缝发展图

HRCW-3HRCW-4C60

跨高比1.6

单连梁C60

跨高比3.3

双连梁02

试验设计与结果分析 滞回特性

HRCW-1滞回曲线HRCW-2滞回曲线试件编号混凝土强度等级轴压比连梁跨高比剪跨比连梁形式HRCW-1C600.152.53.83单连梁HRCW-2C700.152.53.83单连梁02

试验设计与结果分析 滞回特性

HRCW-3滞回曲线HRCW-4滞回曲线试件编号混凝土强度等级轴压比连梁跨高比剪跨比连梁形式HRCW-3C600.151.63.83单连梁HRCW-4C600.153.33.83双连梁02

试验设计与结果分析 骨架曲线

在低周反复加载试验过程中，将P-δ滞回曲线的所有循环峰值点连接起来，形成包络线，得到构件的骨架曲线。试件编号混凝土强度等级连梁跨高比连梁形式HRCW-1C602.5单连梁HRCW-2C702.5单连梁HRCW-3C601.6单连梁HRCW-4C603.3双连梁02

试验设计与结果分析 试件承载力及延性系数

02

试验设计与结果分析 与已有试验数据对比

02

试验设计与结果分析

试验结果分析

根据试验现象、破坏机制、骨架曲线、延性系数方面的对比，对试验结果进行分析：

（1）试件HRCW-1、2、4，连梁先于墙肢屈服，连梁端部相继屈服形成塑性铰，最后整个结构形成机构，属于弯剪型破坏，具有较好的耗能能力，满足抗震需求。 试件HRCW-3连梁箍筋与纵筋同时屈服，亦出现一定的塑性铰，但塑性铰未充分转动，连梁发生剪切破坏，不能发挥塑性铰的耗能能力。

因此，不建议在高强钢筋高强混凝土双肢剪力墙构件中使用跨高比小于2.5的连梁。（2）通过试件HRCW-1与试件HRCW-2对比，两者配筋率、轴压比和连梁跨高比相同，只有混凝土强度等级不同，其屈服位移和极限位移及延性相差不大，但承载力相差较大。说明C70混凝土比C60混凝土试件延性降低不多，但承载力增加较多。编号试件类型混凝土强度（Mpa）钢筋强度（Mpa）连梁跨高比轴压比屈服位移（mm）极限位移（mm）延性系数变形能力试验结果分析02

试验设计与结果分析02

试验设计与结果分析 试验结果分析

（3）试件HRCW-1与试件HRCW-3相比，两者配筋率、轴压比和混凝土强度等级相同，只有连梁跨高比不同，其屈服位移、峰值位移和极限位移降低较多，延性降低较大。

说明连梁跨高比越大，构件延性越好。编号试件类型混凝土强度（Mpa）钢筋强度（Mpa）连梁跨高比轴压比屈服位移（mm）极限位移（mm）延性系数变形能力02试验勺设计居与结尝果分傍析试验露结果鲜分析（4）通观过试恼件H止RC半W-林3与状试件错HR虏CW愈-4笼对比饮发现蚊，具钞有相国同配池筋率盒的分影缝双阁连梁笋双肢较剪力飘墙结绩构较寇低跨千高比同单连番梁双稍肢剪宏力墙徐结构逐而言缎，强俊度降模低了狡20狭%～盗30受%，膜延性含增加守了2案7%辨左右炕，耗过能能城力增低加了央22稠%左糊右，努在弹糕性阶浆段刚凳度降骆低了哪30铅%左职右。由此旷来看乖，双挽连梁劝结构工形式航能有联效的炉降低受连梁艇的内顶力，徒很好聪的解亏决了漏连梁即截面攀最大液抗剪迹承载暮力不雷满足荷要求哨而发挖生剪悄切破鞋坏的覆问题否，提动高了料结构接的延由性。编号试件类型混凝土强度（Mpa）钢筋强度（Mpa）连梁跨高比轴压比屈服位移（mm）极限位移（mm）延性系数变形能力02试验必设计费与结加果分眉析试验症结果液分析（5）通阁过对朋比试地件的木延性安和变连形能套力发纸现：轰四个即试件服的极静限层注间位恳移角绝均低啦于1勇/1救20楚，满说足抗拴震规月范弹广塑性键层间绕位移绵角限裙值。于但是饶连梁偏跨高怀比为报1.撕6的谜试件锈HR诸CW锻-3污，发勺生剪扛切破高坏，奏耗能锯能力牢较差喜。因此块HR首B5筋00洒级高般强钢供筋及路C6优0、县C7讨0高予强混示凝土植双肢除剪力脱墙在听连梁针跨高旗比不缠小于畏2.郊5的苗情况翻下，祖可以啦满足率现行腥规范名要求协，满绣足大栗震下摔的设享计目矮标。02试验霞设计佳与结航果分见析试验束结果象分析（6）通六过与矿普通虫钢筋剃混凝驾土双怕肢剪戚力墙功的对第比发芝现，谱高强姓钢筋株高强饲混凝见土双奋肢剪屯力墙幸与普鸟通钢污筋混柜凝土汗双肢湖剪力转墙试挨验现颤象、秆裂缝物发展仙规律防、屈逝服机预制、露破坏从机制笼基本的类似义，没仿有明顺显区北别。施高强挡钢筋羽高强陷混凝军土双瘦肢剪趋力墙贯试件礼具有辟明显倒的屈让服点霸，且泥峰值撇位移搏与屈塔服位背移比洁值较乳大，桶具有抵一定六延性娇。双连挑梁具市有较叹好的楚耗能是能力血，有独效的鬼解决景了小摘跨高家比连酬梁抗漠剪承猪载力伍不足盼的情惯况，预同时梦变形瓜能力劳均满乔足规椒范要迁求，侍具有搅一定爪的延惯性。03经济纳性分床析与角工程逮应用经济按性分环析为探摩讨高求强钢侨钢筋怪在工置程应尖用中迫的经险济性溉，利晚用P侄KP担M软出件对芬大量押的工昨程进蚂行了义理论诵分析给，建吨立了寸大量粗的框冬架结合构、的框架脏-剪负力墙胀结构械、剪株力墙砌结构舅、框跨筒结党构的炭计算愤模型爱，考板虑了四建筑俗高度崇、抗云震设雹防类僵别、蚁场地茂类别瓶以及材不同偶构件夹等因任素的客影响宗，计阵算使犹用4烛00撇MP前a级寸钢筋客和5腾00梨MP抚a级侍钢筋汽的钢集筋总放用量买，进某行了狠较为干详尽推的经滚济性若比较送。03经济棵性分扩析与秃工程坦应用部分输计算加模型03经济究性分礼析与辰工程桨应用经济悼性分湿析通过捐大量驰的计贯算模形型分浓析对矛比，依得出择以下剃结论饱：（1缓）位要于7度凝区及击以上键的框承架结离构，采扬用5确00得MP混a级权钢筋呜代替汪40好0M絮Pa胸级钢止筋，钢筋叙总量其的节血约7贵%到晓10多%，它纵筋必节约健13锦%以皮上。（2盐）框架脂结构中，萄在相扑同的井抗震挎设防凝烈度嘉和场组地类拦别下顿，梁的转钢筋代节约杰率随季着高抓度的敏增加克而增纹加，凶柱的瞧钢筋毛节约女率随裳着高留度的揪增加垂而减鹊小。（3举）框架灰-剪冲力墙煤结构中，欺应用委50年0M蚁Pa妻级钢迅筋作搅为梁即的纵村向受湖力筋效，钢筋肤总量艇节约蹄6%较以上爽，对痒于梁饲纵筋础钢筋武，节菠约8给%以梯上。（4死）框架惨-剪钳力墙脊结构中，墙体卵在平厨面中愿集中庆布置绸时，览柱钢裹筋节升约5孩%以洒上；叹墙体蒜在平餐面中提分散拐布置叔时，天柱钢席筋节妈约1宇0%松以上鸦。03经济掠性分陕析与往工程门应用经济玻性分耍析（5储）剪力按墙结点构中钢筋宵总量泽节约效率近射似于乱剪力纹墙内弹钢筋嫩节约椒率，可达诉到8汗%，辣节约呀率随临楼层榴的增沃加而叉减小冒。（6吨）抗手震等嗽级高秩、场翁地类凭别复饱杂的行结构舰中使项用高嫂强钢搬筋能咽够更筒好地结达到婆节约罪钢筋计的效欣果；设防静烈度从越高比，使将用高芦强钢以筋的忽经济愈效益魔越明匪显。（7举）在屿构造适或最捎小配滥筋率路控制遣配筋个的构屡件中先，提梦高钢拆筋强日度的线节材优效果皂不明坛显。03经济纲性分孔析与乡丰工程欲应用试点怖工程麦应用在天备津大邀学新仓校区符建设隔中，沿积极祝推进贺高强剑度钢猪筋应且用。唯在新饶校区摄机械凡教学词组团撞、化绞工材爽料教苹学组饿团、塘研发伐中心宗等工宇程中性采用浑50边0M饮Pa花级高灾强度放钢筋肚，积跪累了殿丰富胃的经肆验，刊取得骆了良欣好的愚经济久效果胞。03经济驳性分胀析与罗工程惊应用天津泉大学防新校小区机榆械学武院组签团建嗽筑本工械程为广实验昏教学剑办公翼综合歌类建达筑，植局部弄地下悄一层掏，层锻高4拒.8茫m，僻地上帮五层携，首溉层层腥高5毯.2冰m，殖其余绝各层古层高蚂为3答.9餐m，畏主体的高度曾为2奋1.参25购m。宝抗震遗设防驰烈度颂7度稻（0崖.1做5g馅）,馆设计权基本劳地震懒加速您度8轮度（本0.盟20眉g）越。A乳、C狭区结住构形蔑式为献钢筋谁混凝靠土框此架结换构，刑B、膀D区乔为钢呀筋混撑凝土颜框剪迅结构品，楼势盖均康为钢荡筋混夺凝土看体系御。本工捡程中干主要羡梁、硬柱、另剪力查墙的垦受力减纵筋灯采用挥50溜0M骡Pa昼级高钩强度压钢筋法。03经济腾性分备析与共工程换应用天津碎大学臣新校抗区化协工学隔院组悉团建笼筑本工荒程为回实验控教学剃办公岗综合知类建卖筑，缠由防锣震缝歪分为乘多个棍结构观单元老。主茫体建健筑地丘上五色层，粉局部询三层道，建跃筑高稻度2海1.雪45沃m，版层高忽均为产4.晒2m遵。抗绸震设剑防烈筋度7湖度（内0.欺15亲g）畜,设姻计基浮本地匪震加慕速度撞8度则（0设.2田0g饶）。绿三层孔部分杨结构甘型式伪为钢村筋混锈凝土肆框架闭结构蜻，五艺层部珍分结洞构型忍式为百钢筋岸混凝傲土框认剪结再构，恋楼盖弄均为律钢筋削混凝新土梁乎板体百系。本工苦程中赶主要停梁、坦柱、案剪力闹墙的厚受力螺纵筋总采用雾50施0M银Pa哈级高绑强度娘钢筋闹。03经济熔性分疑析与饮工程析应用其他宿国内慎HR姥B5斯00歪高强池钢筋物试点孔工程04总结催与展摔望通过翠对高位强钢菊筋高膊强混妄凝土社剪力娃墙的次试验骨研究严以及扮高强拣钢筋勺的经桶济性泰分析栽，得布出一侨下结慌论：（1份）H畜RB喊50弊0级覆高强陕钢筋哑及C固60脆、C拔70耳高强桂混凝甘土双肯肢剪露力墙挺在连滩梁跨盼高比袖不小手于2备.5红的情渣况下脑，具鸦有一轻定的盘耗能可能力泪和延提性，废可以损满足吵现行殊规范远要求溪，满挖足大懂震下静的设帅计目柴标。（2刻）双避连梁傲剪力辅墙结卖构能粗有效划的降让低连医梁的领内力牲，提异高结闸构的途延性虹。（3青）使犯用5闷00探MP党a级伞高强睡钢筋慎的框方架结或构、牵框剪耐结构那、剪添力墙车和框嘱筒结要构，棵在满揉足轴名压比夫、构申造要袖求及僵常遇窜地震惰的变肯形要奸求等躺条件产下，刻满足神罕遇暑地震旨作用树下的枪变形场要求错，能巷够达铁到“形大震守不倒津”的抱第三例水准哨抗震酿设防浆目标昆。（4胁）在析抗震肿等级屡高、悉场地滔类别逢复杂止地区届采用丘50狠0M误Pa指级高药强钢谜筋能炕够达类到良困好的果节约龙效果院，最罩高可伏达1除3%桑以上增；设额防烈谈度越慨高，和使用揉高强拦钢筋浮的经滴济效怕益越朵明显错。04总结影与展嘉望本课嚷题在谜高强佩钢筋潜高强倒混凝罚土双耐肢剪纽奉力墙亮方面健进行辱了试撇验研绪究，芦但试橡验研岔究工俘作以垂及尚葡需进直一步猪完善榜：（1搂）研吧究暗碌柱箍单筋间缘瑞距对浑双肢穿剪力姑墙抗辟震能倡力的睛影响笑；（2扔）对专高轴习压比平下双疤肢剪和力墙浩进行骗抗震炕性能逝试验视研究任；（3江）研雄究其异他边眯缘约碍束构买件形升式的览双肢米剪力逗墙的构抗震她性能扁，逐些渐完叮善双友肢剪屠力墙点抗