本發(fā)明屬于剪力墻施工技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種框支短肢剪力墻施工方法。
背景技術(shù)：
高層建筑物越來越多的當(dāng)下，高層建筑已發(fā)展為體型復(fù)雜化、功能多樣化的綜合性形式的建筑，從而使高層建筑物形成結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜多樣化的情況。根據(jù)建筑物使用功能的需求，一些高層建筑需要在上部樓層布置辦公房間、旅館用房、住宅等，而下部樓層設(shè)置娛樂設(shè)施、餐飲房間、大型購物商場(chǎng)等，這就要求在建筑物的中間部位設(shè)置一種轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，可以將上部樓層的小開間柱網(wǎng)的剪力墻或框架結(jié)構(gòu)傳承到下部樓層的大開間柱網(wǎng)的框架結(jié)構(gòu)上，這種轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)建造于建筑物內(nèi)就形成了轉(zhuǎn)換層。
從結(jié)構(gòu)角度看，轉(zhuǎn)換層可以實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)換形式有下列三種：1、上、下層軸線、柱網(wǎng)的改變；2、上層和下層結(jié)構(gòu)類型轉(zhuǎn)換，如將上部的剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成下部框架結(jié)構(gòu)；3、同時(shí)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)軸線布置和結(jié)構(gòu)類型。然而在實(shí)際工程中，框架結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件尺寸太大使建筑的美觀程度受到很大影響，普通剪力墻結(jié)構(gòu)嚴(yán)格限定和分隔了建筑物的使用空間，這些不足都不能滿足人們對(duì)建筑空間的更高要求。而框支短肢剪力墻結(jié)構(gòu)可以克服框架結(jié)構(gòu)和普通剪力墻結(jié)構(gòu)存在的這些不足；它在上部樓層中采用薄壁柱結(jié)構(gòu)，在保證剛度和承載能力滿足要求的情況下，將短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)成z形、l型、t型、一字型、工字形和十字形等，布置靈活簡便，建筑空間的美觀程度得到很大提高。再者，其結(jié)構(gòu)剛度比全剪力墻結(jié)構(gòu)要小很多，因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛。
框支短肢剪力墻將上部的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換到底部的框架結(jié)構(gòu)上，上部短肢剪力墻只有核心筒落地，從而在底部形成較大的空間。具體有如下幾個(gè)方面特點(diǎn)：1、短肢剪力墻由于墻肢較短，在建筑平面中較多，一部分剪力墻與框支柱相連，稱為“框支”，還有一部分與框支柱分離，由轉(zhuǎn)換梁支撐，稱為“梁抬”，這使得轉(zhuǎn)換梁設(shè)計(jì)復(fù)雜。同時(shí)這也并不是一種好的受力方式，在工程中應(yīng)當(dāng)不用或者少用。2、框支短肢剪力墻的轉(zhuǎn)換梁一般是深梁；同時(shí)，由于短肢剪力墻的數(shù)量多，通常會(huì)出現(xiàn)短肢剪力墻支撐在次梁上，再通過次梁向主梁傳遞的情況，受力體系非常復(fù)雜。3、一般的框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系，轉(zhuǎn)換層的上下剛度容易產(chǎn)生突變，在地震荷載作用下易形成薄弱環(huán)節(jié)。框支短肢剪力墻的墻肢較短，與框支柱截面相差不大，可以在很大程度上改善結(jié)構(gòu)的剛度突變情況。然而根據(jù)實(shí)驗(yàn)，目前的框支短肢剪力墻存在延展性較差，破壞比較嚴(yán)重的問題；特別是在轉(zhuǎn)換梁節(jié)點(diǎn)破壞最為嚴(yán)重。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在提供一種框支短肢剪力墻施工方法，以解決現(xiàn)有的框支短肢剪力墻在使用過程中延展性較差，節(jié)點(diǎn)處破損嚴(yán)重的問題。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的基礎(chǔ)方案為：框支短肢剪力墻施工方法，包括以下步驟：a、框支短肢剪力墻結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)；b、對(duì)框支短肢剪力墻進(jìn)行配筋；c、澆注框支短肢剪力墻；所述框支短肢剪力墻包括從下到上依次橫置有基礎(chǔ)梁、轉(zhuǎn)換梁和傳力梁，轉(zhuǎn)換梁和傳力梁之間設(shè)有短肢剪力墻，所述短肢剪力墻包括左墻肢、中間墻肢、右墻肢；基礎(chǔ)梁和轉(zhuǎn)換梁之間的中間位置設(shè)有斜柱；斜柱包括左斜柱和右斜柱，斜柱角度為46-54°，左斜柱和右斜柱呈“八”字形設(shè)置，轉(zhuǎn)換梁上中間墻肢的下端與左斜柱、右斜柱的上端位置對(duì)應(yīng)；基礎(chǔ)梁和傳力梁之間的兩側(cè)位置設(shè)有框支柱，所述框支柱包括左柱、右柱；所述基礎(chǔ)梁與轉(zhuǎn)換梁之間的距離為3500-4000mm；在步驟b對(duì)框支短肢剪力墻進(jìn)行配筋完成后，對(duì)斜柱與轉(zhuǎn)換梁相交區(qū)域的配筋構(gòu)造加強(qiáng)至1.5-2倍，此處箍筋密度加強(qiáng)至1.5-2.5倍。
本基礎(chǔ)方案的有益效果在于：根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知，本施工方法制造的框支短肢剪力墻，在作用于中間墻肢的軸向荷載基本都由斜柱傳入下部框支柱，轉(zhuǎn)換梁和梁柱節(jié)點(diǎn)的負(fù)擔(dān)得到很大程度的降低，轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸也相應(yīng)減小。在豎向荷載和水平荷載共同作用下，梁柱節(jié)點(diǎn)處破壞很小，沒有出現(xiàn)塑性鉸，說明采用此種轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，可以有效的保護(hù)梁柱節(jié)點(diǎn)。斜柱在轉(zhuǎn)換梁的跨中相交后，直接承托了中間剪力墻傳下來的豎向荷載，使其剪切效應(yīng)降低，很好的改善了中間剪力墻的延展性，且斜柱角度為46-54°之間時(shí)，延展性較好。斜柱與轉(zhuǎn)換梁相交區(qū)域是軸力和剪力共同作用的復(fù)雜受力區(qū)域，將此處配筋構(gòu)造加強(qiáng)至1.5-2倍，此處箍筋密度加強(qiáng)至1.5-2.5倍后，有效防止了節(jié)點(diǎn)被破壞和失效的情況。變形能力和耗散地震能量的能力較強(qiáng)，框支短肢剪力墻的延展性滿足抗震規(guī)范的要求。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本施工方法可使框支短肢剪力墻在使用過程中延展性較好，有效防止節(jié)點(diǎn)處被延展破壞。
優(yōu)選方案一：作為基礎(chǔ)方案的優(yōu)選，所述斜柱角度為47.7°。根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到斜柱角度為47.7°時(shí)，框支短肢剪力墻的延展性得到較大改善，其延展性最佳。
優(yōu)選方案二：作為基礎(chǔ)方案的優(yōu)選，所述左墻肢、中間墻肢、右墻肢從左至右垂直于轉(zhuǎn)換梁和傳力梁。使得傳力梁上所受到的豎向荷載被有效分解傳送至轉(zhuǎn)換梁上。
優(yōu)選方案三：作為基礎(chǔ)方案的優(yōu)選，在步驟b對(duì)框支短肢剪力墻進(jìn)行配筋完成后，對(duì)斜柱與轉(zhuǎn)換梁相交區(qū)域的配筋構(gòu)造加強(qiáng)至1.5倍，此處箍筋密度加強(qiáng)至2倍。根據(jù)實(shí)驗(yàn)可得，在配筋構(gòu)造加強(qiáng)至1.5倍，箍筋密度加強(qiáng)至2倍；可有效保護(hù)斜柱與轉(zhuǎn)換梁相交處不受破壞。
優(yōu)選方案四：作為基礎(chǔ)方案的優(yōu)選，所述基礎(chǔ)梁與轉(zhuǎn)換梁之間的距離為3750mm。根據(jù)實(shí)驗(yàn)可得，基礎(chǔ)梁與轉(zhuǎn)換梁之間的距離為3750mm，為最佳距離。
附圖說明
圖1是本發(fā)明框支短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明框支短肢剪力墻加載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明中試件2轉(zhuǎn)換梁端p-△滯回曲線的示意圖；
圖4是本發(fā)明中試件1轉(zhuǎn)換梁端p-△滯回曲線的示意圖；
圖5是本發(fā)明中試件1個(gè)部位屈服次序的示意圖；
圖6是本發(fā)明中試件2個(gè)部位屈服次序的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：
說明書附圖中的附圖標(biāo)記包括：基礎(chǔ)梁10、轉(zhuǎn)換梁20、傳力梁30、左墻肢41、中間墻肢42、右墻肢43、左斜柱51、右斜柱52、左柱61、右柱62、價(jià)值裝置70。
實(shí)施例1
框支短肢剪力墻施工方法，包括以下步驟：
a、框支短肢剪力墻結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)
根據(jù)工程的結(jié)構(gòu)體系，確定框支短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)；框支短肢剪力墻，如圖1所示，包括從下到上依次橫置有基礎(chǔ)梁10、轉(zhuǎn)換梁20和傳力梁30，轉(zhuǎn)換梁20和傳力梁30之間垂直設(shè)有短肢剪力墻，短肢剪力墻包括左墻肢41、中間墻肢42、右墻肢43；基礎(chǔ)梁10和傳力梁30之間設(shè)置了框支柱，框支柱包括左柱61、右柱62；基礎(chǔ)梁10和轉(zhuǎn)換梁20之間的設(shè)有斜柱；斜柱包括左斜柱51和右斜柱52，斜柱角度為47.7°，左斜柱51和右斜柱52呈“八”字形設(shè)置，左斜柱51和右斜柱52上端靠攏；左斜柱51和左柱61下端靠攏，右斜柱52和右柱62下端靠攏；轉(zhuǎn)換梁20上中間墻肢42的下端與左斜柱51、右斜柱52上端位置對(duì)應(yīng)。
根據(jù)工程的結(jié)構(gòu)等級(jí)、載荷、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)，以及建筑的抗震防烈度和場(chǎng)地類別計(jì)算確定框支短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)尺寸；
b、框支短肢剪力墻配筋計(jì)算
根據(jù)所計(jì)算的框支短肢剪力墻結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)上述框支短肢剪力墻使用ansys軟件中的三維彈性實(shí)體單元進(jìn)行建模，模擬框支短肢剪力墻實(shí)際受力情況；對(duì)框支短肢剪力墻的模型做有限元分析，得到框支短肢剪力墻模型水平應(yīng)力、豎向應(yīng)力和剪應(yīng)力的分布圖；
根據(jù)基礎(chǔ)梁10、傳力梁30、短肢剪力墻、框支柱、斜柱、轉(zhuǎn)換梁20的截面劃分路徑，對(duì)路徑進(jìn)行定義，通過ansys分析后得到各路徑上的剪應(yīng)力和正應(yīng)力分布；
通過對(duì)ansys計(jì)算得到的應(yīng)力值再進(jìn)行路徑積分計(jì)算后，可得到基礎(chǔ)梁10、傳力梁30、短肢剪力墻、框支柱、斜柱、轉(zhuǎn)換梁20截面的內(nèi)力；
按照基礎(chǔ)梁10、傳力梁30、短肢剪力墻、框支柱、斜柱、轉(zhuǎn)換梁20截面的內(nèi)力、構(gòu)造、配筋率、抗震設(shè)計(jì)等級(jí)、含箍率、配筋率，分別對(duì)基礎(chǔ)梁10、傳力梁30、短肢剪力墻、框支柱、斜柱、轉(zhuǎn)換梁20進(jìn)行配筋；
對(duì)斜柱與轉(zhuǎn)換梁20相交區(qū)域的配筋構(gòu)造加強(qiáng)至1.5倍，此處箍筋密度加強(qiáng)至2倍。
c、澆注框支短肢剪力墻
根據(jù)框支短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)尺寸制造模板，將模板表面的雜物清理干凈，在模板與混凝土的接觸面涂刷隔離劑；
在施工現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)步驟b中的配筋需求，預(yù)先備好框支短肢剪力墻所需鋼筋和混凝土，將所有鋼筋按照工程圖進(jìn)行搭建；
模板安裝，搭設(shè)支架→安裝縱橫大小龍骨→調(diào)整板下皮標(biāo)高及起拱→鋪設(shè)板模板→檢查模板上皮標(biāo)高、平整度；
將制好的混凝土澆注在模板內(nèi)，澆注好之后靜置使混凝土自行凝固；
模板拆除，順序?yàn)橄炔鸩怀兄氐哪０?，后拆承重部分的模板；拆除模板時(shí)自上而下進(jìn)行，支架先拆側(cè)向支撐的支架，后拆豎向支撐的支架。
實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于，所述斜柱的角度為54°。
按照本施工方法，制造框支短肢剪力墻試件進(jìn)行分析。設(shè)定工程的總建筑高度是93m，地面以上部分26層，第5層是轉(zhuǎn)換層，轉(zhuǎn)換層的層高是4.5m；該工程的抗震設(shè)防烈度是6度，場(chǎng)地類別是二類。分別根據(jù)實(shí)施例1、實(shí)施例2的框支短肢剪力墻施工方法對(duì)應(yīng)制造框支短肢剪力墻的試件，試件按照的1/3比例縮尺所得到，實(shí)施例1、實(shí)施例2對(duì)應(yīng)試件1、試件2。
如圖2所示，分別對(duì)試件1、試件2外安裝加載裝置，模擬框支短肢剪力墻受力情況分別對(duì)試件1、試件2施加荷載，具體實(shí)驗(yàn)過程如下。
1、1δy循環(huán)過程
施加豎向荷載
試驗(yàn)當(dāng)天測(cè)出三個(gè)混凝土試塊的強(qiáng)度，根據(jù)平均值算得所需施加的豎向荷載值。在施加豎向荷載以前，將x-y函數(shù)記錄儀的比例調(diào)整好，保證動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀和手持萬用表的讀數(shù)相同。嚴(yán)格檢查試驗(yàn)中用到的各種儀表、儀器的工作狀況，確保都能夠正常的工作。然后對(duì)數(shù)據(jù)采集箱進(jìn)行第一次平衡，采集數(shù)據(jù)。接下來分三個(gè)階段施加豎向荷載到計(jì)算所需的軸力值，然后保持豎向荷載不變。每次加荷完畢，停頓30秒，分別采集數(shù)據(jù)并觀察試件裂縫的出現(xiàn)情況。前兩個(gè)荷載階段施加完畢時(shí)，試件沒有出現(xiàn)裂縫。當(dāng)施加完全部豎向荷載時(shí)，轉(zhuǎn)換梁跨中偏左部位出現(xiàn)第一條裂縫，裂縫很細(xì)小并且開展的很短。
施加水平推荷載第一循環(huán)
在水平推荷載不大時(shí)，由豎向荷載產(chǎn)生的裂縫沒有明顯的延展或者變寬的跡象。當(dāng)水平推荷載達(dá)到5t時(shí)，在轉(zhuǎn)換梁跨中偏右部位出現(xiàn)新裂縫，長度約為50mm。當(dāng)水平推荷載達(dá)到10t時(shí)，由豎向荷載產(chǎn)生的裂縫有所延伸，延伸長度約為70mm；當(dāng)水平推荷載到20t時(shí)，該裂縫繼續(xù)延展了約60mm長。當(dāng)水平推荷載達(dá)到30t時(shí)，中間墻肢左下面的轉(zhuǎn)換梁截面，出現(xiàn)一條從底面往上發(fā)展的裂縫，裂縫很長，約為200mm；此時(shí)，右端剪力墻左下面的轉(zhuǎn)換梁截面，也出現(xiàn)一條從底面向上延伸的約45度角的裂縫，該裂縫長約90mm；同時(shí)轉(zhuǎn)換梁上與右墻肢左端相交截面出現(xiàn)一條從底部往上延伸的垂直裂縫，長度約為130mm。當(dāng)水平推荷載達(dá)到35t時(shí)，右墻肢的左上角出現(xiàn)一條傾斜方向大概是30°的斜裂縫，長度約是90mm。當(dāng)水平推荷載達(dá)到45t時(shí)，右斜柱開始出現(xiàn)很多條貫通的垂直裂縫；轉(zhuǎn)換梁上右半部位的下面開始出現(xiàn)很多條裂縫，這些裂縫從上往下發(fā)展，傾斜角度很??；右墻肢的對(duì)角線部位出現(xiàn)數(shù)條裂縫，這些裂縫開展很快，延伸長度較長。當(dāng)水平推荷載到52t時(shí)，左墻肢右下角出現(xiàn)一條傾斜角度約60度的斜裂縫；中間墻肢對(duì)角線部位出現(xiàn)兩條較長的裂縫，兩條斜裂縫在中間部位有一定長度的重疊，兩條斜裂縫幾乎貫通中間墻肢；中間墻肢左上角處和右下角處各有幾條傾斜的裂縫；右斜柱的貫通裂縫繼續(xù)出現(xiàn)。當(dāng)水平推荷載達(dá)到55t時(shí)，轉(zhuǎn)換梁上左邊剪力墻右下部位出現(xiàn)兩條從上往下發(fā)展的斜裂縫，都延伸到了轉(zhuǎn)換梁的中間截面處；轉(zhuǎn)換梁的右半部位出現(xiàn)很多條從上往下發(fā)展的斜裂縫，均延伸到轉(zhuǎn)換梁的中間截面處。水平推荷載達(dá)到55t時(shí)，結(jié)構(gòu)正向屈服。正向屈服時(shí)，轉(zhuǎn)換梁兩端和中間的裂縫分布較多，右斜柱的裂縫基本等間距分布。
施加水平拉荷載第一循環(huán)
轉(zhuǎn)換梁正向屈服以后，分三步卸荷到零，然后施加反向水平拉荷載。當(dāng)水平拉荷載施加到10t時(shí)，轉(zhuǎn)換梁上中間偏右部位出現(xiàn)一條垂直的裂縫，裂縫發(fā)展到轉(zhuǎn)換梁的中間截面位置。當(dāng)施加水平拉荷載到20t時(shí)，轉(zhuǎn)換梁上的右墻肢左端下部位置，出現(xiàn)數(shù)條從上往下發(fā)展的裂縫；右墻肢的左下角出現(xiàn)一條45°傾角的斜裂縫，裂縫長度約40mm。當(dāng)水平拉荷載施加到30t時(shí)，轉(zhuǎn)換梁中間偏右位置出現(xiàn)一條垂直裂縫，長度約90mm。當(dāng)水平拉荷載施加到40t時(shí)，左斜柱出現(xiàn)數(shù)條貫通的垂直裂縫；中間剪力墻從下往上發(fā)展了數(shù)條傾斜的裂縫，與推荷載時(shí)形成的裂縫斜向交叉；右墻肢下部出現(xiàn)數(shù)條傾斜的裂縫；轉(zhuǎn)換梁上右墻肢左下部位出現(xiàn)一條由上向下發(fā)展的斜裂縫，延伸到轉(zhuǎn)換梁中間截面往下位置，與推荷載時(shí)形成的裂縫斜向交叉。當(dāng)水平拉荷載施加到45.5t時(shí)，左墻肢的左上角到右下角的對(duì)角線部位出現(xiàn)一條傾斜的裂縫，裂縫很長，但沒有貫穿剪力墻；與此同時(shí)，左墻肢右上角部位出現(xiàn)兩條幾乎與該裂縫平行的裂縫；左斜柱繼續(xù)出現(xiàn)數(shù)條貫通的垂直裂縫。水平拉荷載施加到45.5t時(shí)，結(jié)構(gòu)反向屈服。
施加水平推荷載第二循環(huán)
轉(zhuǎn)換梁、斜柱、短肢剪力墻上的裂縫只是在原來基礎(chǔ)上略微有所延伸，新的裂縫基本沒有產(chǎn)生。
施加水平拉荷載第二循環(huán)
這一過程基本沒有出現(xiàn)新的裂縫，轉(zhuǎn)換梁和短肢墻上有幾條裂縫在原基礎(chǔ)上有少許延伸。
2、2δy循環(huán)過程
施加水平推荷載第一循環(huán)
這個(gè)過程中，右洞口下面的轉(zhuǎn)換梁處出現(xiàn)一條較長的斜裂縫，該裂縫傾斜角度大概成30度，從底部向上延伸，幾乎貫通轉(zhuǎn)換梁整個(gè)截面。
施加水平拉荷載第一循環(huán)
右墻肢中部位置出現(xiàn)一條較短的斜裂縫，長度約為40mm。右墻肢右上角出現(xiàn)兩條幾乎豎直走向的裂縫。中間墻肢出現(xiàn)數(shù)條斜裂縫，這些裂縫沿墻肢右下角到左上角的對(duì)角線走向。左墻肢也出現(xiàn)了數(shù)條沿右下角往左上角的對(duì)角線走向的斜裂縫。
施加水平推荷載第二循環(huán)
這一過程沒有出現(xiàn)新的裂縫。少量幾條裂縫在原有程度上有部分延伸。
施加水平拉荷載第二循環(huán)
中間墻肢右上角部位混凝土開始出現(xiàn)起皮、掉渣現(xiàn)象。
3、3δy循環(huán)過程
施加水平推荷載第一循環(huán)
右墻肢上部出現(xiàn)一條傾斜的裂縫，長度約100mm。右洞口下面轉(zhuǎn)換梁中部出現(xiàn)一條30°走向的傾斜裂縫。
施加水平拉荷載第一循環(huán)
轉(zhuǎn)換梁跨中截面的下部出現(xiàn)數(shù)條幾乎水平走向的裂縫。右墻肢出現(xiàn)兩條從右下角沿對(duì)角線向上發(fā)展的裂縫。
施加水平推荷載第二循環(huán)
右斜柱最上面的貫通裂縫突然變寬，寬度約為2mm。右斜柱左邊與轉(zhuǎn)換梁相交處，有少量混凝土剝落。
施加水平拉荷載第二循環(huán)
右洞口下面轉(zhuǎn)換梁中部截面處，出現(xiàn)數(shù)條45°走向的傾斜裂縫。
4、4δy循環(huán)過程
施加水平推荷載第一循環(huán)
右墻肢左上角的裂縫突然變寬，最寬的一條斜裂縫達(dá)到5mm。右斜柱上端混凝土持續(xù)剝落，附近的裂縫相繼變寬。中間墻肢上部有v型區(qū)域出現(xiàn)混凝土起皮、掉渣現(xiàn)象。
施加水平拉荷載第一循環(huán)
中間墻肢右上角處混凝土開始剝落。右斜柱上端掉渣現(xiàn)象持續(xù)，裂縫進(jìn)一步變寬，最寬約有7mm。轉(zhuǎn)換梁跨中下部裂縫變寬。
施加水平推荷載第二循環(huán)
右斜柱上端出現(xiàn)露筋現(xiàn)象。中間剪力墻上部起皮、掉渣現(xiàn)象持續(xù)。
施加水平拉荷載第二循環(huán)
右斜柱上端縱筋壓屈，混凝土大量剝落。轉(zhuǎn)換梁上與兩斜柱相交部位的混凝土也大量剝落，出現(xiàn)露筋現(xiàn)象。
5、5δy循環(huán)過程
施加水平推荷載第一循環(huán)
右斜柱上端和轉(zhuǎn)換梁跨中下部混凝土繼續(xù)剝落。左斜柱上端混凝土也大量剝落，出現(xiàn)露筋現(xiàn)象。
施加水平拉荷載第一循環(huán)
中間剪力墻上部繼續(xù)出現(xiàn)掉渣現(xiàn)象。右斜柱上端混凝土與轉(zhuǎn)換梁已失去聯(lián)系，右斜柱上分擔(dān)的壓力完全由縱筋承擔(dān)。因?yàn)橛倚敝炷寥孛鎵核?，?dǎo)致荷載下降，從p-△滯回曲線來看，峰值荷載已下降到25％左右，試件最終破壞。
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)過程中，對(duì)試件1和試件2分別測(cè)量并記錄荷載、位移、應(yīng)變、滯回曲線，人工觀察、描繪并記錄試件裂縫的發(fā)生、發(fā)展情況；對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄并進(jìn)行研究分析如下：
1、轉(zhuǎn)換梁試驗(yàn)結(jié)果分析
轉(zhuǎn)換梁縱筋應(yīng)變分析，比較試件1和試件2，在斜柱與相應(yīng)一邊框支柱之間的一段轉(zhuǎn)換梁，試件1比試件2縱筋的應(yīng)變要大；而跨中部位的一段轉(zhuǎn)換梁，試件1比試件2縱筋應(yīng)變要小。原因是斜柱角度的變化，使各位置轉(zhuǎn)換梁的跨度改變，從而使應(yīng)變隨之變化。
轉(zhuǎn)換梁箍筋應(yīng)變分析，對(duì)試件1和試件2轉(zhuǎn)換梁的箍筋應(yīng)變進(jìn)行分析研究可得，在正反向循環(huán)過程中，試件2和試件1的轉(zhuǎn)換梁的箍筋都出現(xiàn)了受拉屈服，并且正反向屈服點(diǎn)都在跨中位置，在跨中出現(xiàn)斜裂縫交叉區(qū)域。從而，兩試件的抗剪加強(qiáng)部位都在轉(zhuǎn)換梁的跨中；兩個(gè)試件在梁的兩端箍筋應(yīng)變都很小，是由于轉(zhuǎn)換梁與短肢墻協(xié)同工作的原理。
2、短肢剪力墻試驗(yàn)結(jié)果分析
中間短肢剪力墻豎向分布筋應(yīng)變分析，就試驗(yàn)現(xiàn)象來看，中間剪力墻沿對(duì)角線部位布滿了交叉斜裂縫，墻肢上部剪壓區(qū)混凝土逐漸被壓碎，墻肢右端鋼筋壓屈。但是中間剪力墻沒有喪失承載能力，試件2相對(duì)于試件1，延性得到了很大的提高。分析來看，由于兩斜柱在轉(zhuǎn)換梁跨中相交，交叉的兩斜柱分擔(dān)了中間剪力墻上的軸向壓力，使中間剪力墻的豎向剪應(yīng)力減小，從而延性得到提高。
中間短肢剪力墻水平分布筋應(yīng)變分析，試件1中間短肢剪力墻下排水平分布筋應(yīng)變不大，沒有出現(xiàn)受拉屈服。中間排和上排水平分布筋在墻肢的右端有拉應(yīng)變峰值區(qū)域，鋼筋受拉屈服。從試驗(yàn)現(xiàn)象來看，中間剪力墻中間偏上部位破壞較為嚴(yán)重，水平鋼筋拉屈，與應(yīng)變分析是一致的。試件1中間短肢剪力墻底排和中間排水平分布筋拉應(yīng)變較大，鋼筋受拉屈服，試驗(yàn)中有應(yīng)變溢出現(xiàn)象。上排水平分布筋的拉應(yīng)變分布比較均勻，拉應(yīng)變很小。
3、斜柱試驗(yàn)結(jié)果分析
斜柱縱筋應(yīng)變分析，比較試件1和試件2，試件1右斜柱縱筋的壓應(yīng)變比試件2右斜柱縱筋的壓應(yīng)變要大，從試驗(yàn)現(xiàn)象來看，試件1右斜柱的受壓破壞程度也比試件2嚴(yán)重。
斜柱箍筋應(yīng)變分析，反向荷載加載過程中，試件2左斜柱的箍筋基本處于受拉狀態(tài)，斜柱底部的箍筋拉應(yīng)變最大，在-4δ1循環(huán)過程中受拉屈服，其他部位的箍筋的拉應(yīng)變不大，沒有受拉屈服。右斜柱箍筋應(yīng)變開始有不大的壓應(yīng)變，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)變；右斜柱頂部箍筋gxr3-1在-4δ1循環(huán)過程中受拉屈服。試件1左斜柱箍筋以受拉為主，拉應(yīng)變不大，沒有受拉屈服，右斜柱箍筋的拉應(yīng)變也沒有達(dá)到屈服應(yīng)變。
4、試件開裂荷載、屈服荷載、極限荷載和強(qiáng)屈比分析
試驗(yàn)開始前，試件所用的鋼筋要做材性試驗(yàn)，可以計(jì)算出鋼筋的屈服應(yīng)變。對(duì)于試件1，當(dāng)轉(zhuǎn)換梁縱筋應(yīng)變達(dá)到實(shí)測(cè)的屈服應(yīng)變時(shí)的狀態(tài)定義為結(jié)構(gòu)的屈服狀態(tài)。對(duì)于試件2，定義結(jié)構(gòu)的屈服狀態(tài)是中間剪力墻的豎向分布筋或者斜柱縱筋的應(yīng)變達(dá)到自己的屈服應(yīng)變時(shí)的狀態(tài)；試件屈服狀態(tài)對(duì)應(yīng)的荷載即是試件的屈服荷載。
表4.1試件承載能力實(shí)測(cè)值
從表4.1中可以看出，試件2和試件1的屈服荷載和極限荷載，反向加載過程的實(shí)測(cè)值要小于正向加載過程的實(shí)測(cè)值。經(jīng)過分析研究，得出原因是：試件在施加正向推荷載時(shí)，荷載由傳力梁混凝土和傳力梁內(nèi)的四根錨桿共同承擔(dān)，在施加反向拉荷載時(shí)，荷載僅由錨桿承擔(dān)，施加正向荷載和反向荷載不能做到理想的完全對(duì)稱。再者，試件在正向加載時(shí)，結(jié)構(gòu)內(nèi)部已經(jīng)有損傷，這些損傷可以得到累積，在反向加載時(shí)，結(jié)構(gòu)的承載能力會(huì)有所降低。上述原因?qū)е陆Y(jié)構(gòu)的屈服荷載和極限荷載在反向加載時(shí)小于正向加載時(shí)的實(shí)測(cè)值。試件1的屈服荷載和極限荷載都要大于試件2，說明試件1的承載能力比試件2強(qiáng)。
強(qiáng)屈比的定義是鋼筋的抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值和屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值的比值，其結(jié)果不能小于1.25，主要目的是為了保證縱向鋼筋具有一定的延性，當(dāng)構(gòu)件某一部位出現(xiàn)塑性鉸后，塑性鉸處有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)能力和耗能能力。本次試驗(yàn)中，強(qiáng)屈比是試件的極限荷載和屈服荷載的比值。合理的強(qiáng)屈比使結(jié)構(gòu)具有一定的安全儲(chǔ)備，使地震中的能量得到充分的耗散。從表4.1中可以看出，兩試件的強(qiáng)屈比都滿足抗震規(guī)范的要求。兩試件的強(qiáng)屈比相差不大，說明兩試件的變形能力和耗散地震能量的能力相近。
5、p-δ滯回曲線分析
p-δ滯回曲線即荷載—位移滯回曲線，反應(yīng)的是在反復(fù)荷載作用下，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的荷載與非彈性變形之間的關(guān)系，它可以很好的反應(yīng)出結(jié)構(gòu)的耗能能力和抗震性能。
如圖3所示，從圖3中可以看出，對(duì)于試件2，在施加正向荷載的過程中，在加載的初期階段，混凝土沒有開裂，試件的變形是線彈性的，力與位移的關(guān)系基本成正比例，p-△曲線(荷載—位移滯回曲線)上反應(yīng)的荷載和位移大致成直線關(guān)系，由于試件自身的抗側(cè)剛度比較大，所以該直線的斜率也比較大。水平推荷載不斷增大過程中，混凝土出現(xiàn)開裂，試件剛度開始降低，非彈性性能開始有所表現(xiàn)，位移的增加要快于力的增加。p-△曲線上反應(yīng)出的力與位移的關(guān)系是漸漸偏離直線，斜率有所減小。水平推荷載繼續(xù)增大，斜柱縱筋受拉屈服，荷載—位移滯回曲線達(dá)到第一個(gè)峰值點(diǎn)。在第二個(gè)正向循環(huán)過程中，試件混凝土出現(xiàn)較多的裂縫，試件的剛度進(jìn)一步下降，非彈性性能表現(xiàn)的更加明顯，反應(yīng)在荷載—位移滯回曲線上時(shí)，曲線的斜率進(jìn)一步降低，位移的增加速度相對(duì)于荷載的增加速度要更快。這一循環(huán)的峰值點(diǎn)是整個(gè)p-△曲線的最高點(diǎn)，即對(duì)應(yīng)試件的極限荷載。在第三個(gè)正向循環(huán)過程中，曲線的峰值點(diǎn)開始下降，說明這一過程中，試件的承載能力開始降低。第四、第五循環(huán)過程中，曲線的斜率進(jìn)一步下降，試件的非彈性變形性能表現(xiàn)的更加顯著，試件的承載能力進(jìn)一步降低。試件在反向循環(huán)過程中表現(xiàn)的特征和正向循環(huán)基本相同，表現(xiàn)在荷載—位移滯回曲線上是曲線相對(duì)于原點(diǎn)基本反對(duì)稱。反向循環(huán)時(shí)也是在第二個(gè)過程中出現(xiàn)峰值點(diǎn)，即達(dá)到反向的極限荷載。荷載—位移滯回曲線表現(xiàn)的較為豐滿，說明試件的耗能能力比較大，抗震性能較好。
如圖4所示，在圖4中可以看出(本圖中橫坐標(biāo)代表位移，單位是mm；縱坐標(biāo)代表荷載，單位是kn)，試件1轉(zhuǎn)換梁端的荷載—位移滯回曲線關(guān)于原點(diǎn)有一定的對(duì)稱性。在正向荷載施加過程中，在加載的開始階段，混凝土沒有開裂，試件表現(xiàn)出線彈性特征，在荷載—位移滯回曲線上，反應(yīng)出力與位移基本成正比例關(guān)系。隨著正向荷載的不斷加大，試件布滿了很多裂縫，試件不斷表現(xiàn)出非彈性特征，p-△滯回曲線開始彎曲，斜率變小，位移的增長速度要快于荷載的增長速度。當(dāng)轉(zhuǎn)換梁下部縱筋開始屈服時(shí)，曲線達(dá)到第一個(gè)峰值點(diǎn)，曲線的縱坐標(biāo)即為試件的屈服荷載。在第二個(gè)和第三個(gè)正向循環(huán)過程中，試件的非彈性特征表現(xiàn)的很明顯，曲線的斜率進(jìn)一步減小，位移相對(duì)于荷載的增長速度更大。在第四個(gè)正向循環(huán)過程中，曲線的峰值點(diǎn)即為曲線正向循環(huán)的峰值點(diǎn)，試件的屈服荷載在第四個(gè)正向循環(huán)過程中出現(xiàn)。在第五個(gè)正向循環(huán)過程中，由于試件的左斜柱頂端突然壓潰，荷載突然降低，位移有所增大。反向循環(huán)過程中，曲線的特征和正向循環(huán)過程中大體相同。在-4△1循環(huán)過程中，曲線達(dá)到的峰值點(diǎn)即是整個(gè)反向加載過程的最高點(diǎn)，即試件達(dá)到反向的屈服荷載。在-4△2過程中，試件右斜柱突然壓潰，荷載突然下降，位移有所增加。試件的p-△滯回曲線表現(xiàn)的不是很豐滿，由于試驗(yàn)過程中，有斜柱的突然壓潰，試件的抗震性能不是很理想。
6、承載能力退化分析
在位移幅值不變的前提下，隨著反復(fù)加載次數(shù)的增加，結(jié)構(gòu)承載能力出現(xiàn)降低的現(xiàn)象，就是結(jié)構(gòu)的承載能力退化，一般用承載力降低系數(shù)來反應(yīng)結(jié)構(gòu)承載能力退化，下面列出了承載力降低系數(shù)的計(jì)算方法。
式中：
λi——當(dāng)位移延性系數(shù)是i時(shí)，結(jié)構(gòu)的承載力降低系數(shù)；
表6.1列出了試件2和試件1在正向與反向循環(huán)加載過程的峰值荷載，由各循環(huán)加載過程的峰值荷載計(jì)算出對(duì)應(yīng)的承載力降低系數(shù)如表6.2所示。
表6.1試件在各循環(huán)加載過程的峰值荷載
表6.2試件1、試件2各循環(huán)加載過程的承載力降低系數(shù)
總體來看，隨著循環(huán)加載次數(shù)的增加，試件的承載力降低系數(shù)也在減小。說明在循環(huán)荷載施加過程中，試件的承載能力減弱的速度越來越快。
7、彈塑性變形和延性分析
衡量結(jié)構(gòu)抗震性能的一個(gè)重要指標(biāo)是延性，延性是指構(gòu)件或結(jié)構(gòu)屈服后，具有承載能力不降低或基本不降低、具有足夠塑性變形能力的一種性能，即塑性變形能力的大小。當(dāng)有地震作用時(shí)，延性好的結(jié)構(gòu)能夠有效利用塑性變形能力耗散地震能量，因此結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞。延性通常用位移延性系數(shù)表達(dá)。位移延性系數(shù)定義為：
表7.1轉(zhuǎn)換層位移和位移延性系數(shù)
從表7.1中可以看出，試件1和試件2的位移延性系數(shù)都大于4.0，滿足文獻(xiàn)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)延性系數(shù)大于4的要求。兩個(gè)試件的延性都比較好，但試件1的位移延性系數(shù)大于試件2，說明試件1的延性要比試件2更好些。主要是因?yàn)閮尚敝谵D(zhuǎn)換梁跨中相交，直接承托中間剪力墻上傳下來的豎向荷載，降低了中間剪力墻和轉(zhuǎn)換梁跨中的剪切效應(yīng)，使結(jié)構(gòu)的延性得到提高。
表7.2列出了轉(zhuǎn)換層層間位移角數(shù)值。兩試件都滿足文獻(xiàn)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)彈塑性層間位移角不大于1/50的要求。從表7.2中可以看出，試件1的彈塑性變形能力大于試件2。
表7.2轉(zhuǎn)換層層間位移角
8、屈服機(jī)制分析
試驗(yàn)過程中，試件1和試件2各部位屈服出鉸的次序如圖5、圖6所示。
試件1的屈服出鉸次序大致是：在正向推荷載作用下，右洞口左下角處的轉(zhuǎn)換梁底部縱筋受拉屈服(對(duì)應(yīng)鉸1)；在施加反向拉荷載的過程中，右洞口右下角處的轉(zhuǎn)換梁底部縱筋受拉屈服(對(duì)應(yīng)鉸2)，鉸1和鉸2基本對(duì)稱；在2δ1位移循環(huán)過程中，中間短肢剪力墻中部水平分布筋在跨中偏右位置受拉屈服(對(duì)應(yīng)鉸3)；在-2δ1位移循環(huán)過程中，中間短肢剪力墻左側(cè)豎向分布筋上端受壓屈服(對(duì)應(yīng)鉸4)；在-4δ2位移循環(huán)過程中，右斜柱上端內(nèi)側(cè)縱筋受壓屈服(對(duì)應(yīng)鉸5)；在5δ1位移循環(huán)過程中，左斜柱上端內(nèi)側(cè)縱筋受壓屈服(對(duì)應(yīng)鉸6)。
試件2屈服出鉸次序大致是：在正向推荷載作用下，試件右斜柱頂端內(nèi)側(cè)的縱筋受拉屈服，試件正向屈服(對(duì)應(yīng)鉸1)；在反向拉荷載施加過程中，中間短肢剪力墻左側(cè)豎向分布筋下端受拉屈服(對(duì)應(yīng)鉸2)；2δ1位移循環(huán)過程中，中間短肢剪力墻右側(cè)豎向分布筋下端受拉屈服(對(duì)應(yīng)鉸3)；-2δ1位移循環(huán)過程中，左斜柱底端縱筋受拉屈服(對(duì)應(yīng)鉸4)；3δ1位移循環(huán)過程中，轉(zhuǎn)換梁跨中頂部縱筋受拉屈服(對(duì)應(yīng)鉸5)；-3δ1位移循環(huán)過程中，右洞口右下角處轉(zhuǎn)換梁底部縱筋受壓屈服(對(duì)應(yīng)鉸6)；4δ1位移循環(huán)過程中，左洞口左下角處轉(zhuǎn)換梁底部縱筋受拉屈服(對(duì)應(yīng)鉸7)。在試驗(yàn)過程中，框支柱縱筋沒有受拉屈服或者受壓屈服。
從兩試件塑性鉸的出現(xiàn)和發(fā)展過程看出，試件1和試件2的屈服機(jī)制有較大不同：試件2中間剪力墻的塑性鉸主要出現(xiàn)在墻肢的下端部位，而試件1中間剪力墻的塑性鉸主要出現(xiàn)在墻肢的上端部位，與破壞特征也是相符的；試件1的兩斜柱頂端受壓屈服，縱筋壓屈，破壞嚴(yán)重，而試件2的斜柱沒有出現(xiàn)明顯的受壓破壞。
通過以上實(shí)驗(yàn)和分析研究，可得到以下結(jié)論：
1、在上述實(shí)驗(yàn)中，作用于中間墻肢的軸向荷載基本都由斜柱傳入下部框支柱，轉(zhuǎn)換梁和梁柱節(jié)點(diǎn)的負(fù)擔(dān)得到很大程度的降低，轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸也相應(yīng)減小。在豎向荷載和水平荷載共同作用下，梁柱節(jié)點(diǎn)處破壞很小，沒有出現(xiàn)塑性鉸，說明采用此種框支短肢剪力墻轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，可以有效的保護(hù)梁柱節(jié)點(diǎn)。
2、從試件1和試件2的試驗(yàn)現(xiàn)象和最終的破壞形態(tài)分析得出，當(dāng)斜柱式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的斜柱角度變化時(shí)，結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)也發(fā)生變化：試件2以短肢剪力墻剪切破壞宣布結(jié)構(gòu)失效，試件1斜柱頂端突然壓潰導(dǎo)致試件失效；試件1短肢剪力墻的破壞程度很小，轉(zhuǎn)換梁的破壞也不嚴(yán)重。兩斜柱在轉(zhuǎn)換梁的跨中相交后，直接承托了短肢剪力墻傳下來的豎向荷載，使其剪切效應(yīng)降低，很好的改善了短肢剪力墻的延性；根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知當(dāng)斜柱角度為47.7°時(shí)，框支短肢剪力墻的延性更佳。
3、試件1和試件2兩斜柱相交部位是軸力和剪力共同作用的復(fù)雜受力區(qū)域，試驗(yàn)中斜柱縱筋壓屈突出，但節(jié)點(diǎn)未失效。斜柱與轉(zhuǎn)換梁相交節(jié)點(diǎn)的配筋構(gòu)造加強(qiáng)至1.5倍，此處箍筋密度加強(qiáng)至2倍，加密箍筋，做到“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”的抗震設(shè)計(jì)原則。
4、對(duì)比分析了試件1和試件2的強(qiáng)屈比、荷載—位移滯回曲線、承載能力退化性能、延性性能，兩試件的抗震性能各有優(yōu)缺點(diǎn)：試件1的承載能力要好些；試件1和試件2的變形能力和耗散地震能量的能力相近；試件1和試件2的延性都能滿足抗震規(guī)范的要求，試件1的位移延性系數(shù)比試件2大，說明試件2的延性要好些。
5、兩個(gè)試件的左右墻肢破壞程度都很輕，其原因在于左右墻肢有翼緣的保護(hù)作用剛度比較強(qiáng)；剪力墻設(shè)置翼緣時(shí)，抗震性能是比較好的。
以上所述的僅是本發(fā)明的實(shí)施例，方案中公知的具體結(jié)構(gòu)、方法及特性等常識(shí)在此未作過多描述。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明方法的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍，這些都不會(huì)影響本發(fā)明實(shí)施的效果和專利的實(shí)用性。本申請(qǐng)要求的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以其權(quán)利要求的內(nèi)容為準(zhǔn)，說明書中的具體實(shí)施方式等記載可以用于解釋權(quán)利要求的內(nèi)容。