结构型钢混凝土（SRC）耦合梁外文翻译资料

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钢筋混凝土耦合梁。 一：测试

克里斯托弗·J·莫特1；戴维·C·菲尔兹2；约翰·D·胡珀，F·阿瑟3；罗恩 克莱门西奇，M.阿瑟4；以及约翰 W.瓦伦思，F.阿瑟5。

摘要:结构型钢混凝土（SRC）耦合梁是传统钢筋混凝土耦合梁和斜交钢筋混凝土耦合梁的替代形式。为了解决以前用于开发设计建议的测试中的差距，型钢混凝土悬臂耦合梁采用预埋式，不设置辅助转换杆和承压板。变成钢筋混凝土结构墙。通过对耦合梁施加准静态、反向循环剪切荷载进行试验。以及施加到墙顶的弯矩和剪力，从而在整个嵌固区域产生循环拉压场。主要试验变量为结构钢段埋设长度、梁跨长（高宽比）。、墙体边界纵向和横向钢筋的数量以及施加的墙体荷载（弯矩、剪力和轴向荷载）。良好的性能，以最小的箍缩和荷载-变形响应的不对称性以及梁-墙界面的损伤集中为特征，与较长的埋置长度、中到轻的墙体要求和较重的墙体边界加固有关。减少埋置长度、大的壁面需求和轻的壁面边界增强导致性能降低，荷载-变形响应表现出明显的循环退化现象，嵌固区损伤显著。

DOI:10.1061/（ASCE）St.1943-541X.0001670。copy;2016美国土木工程师学会。

作者关键词:耦合梁；连杆梁；钢筋混凝土（SRC）；钢筋混凝土；结构墙；剪力墙；混凝土和砖石结构。

导言和背景

钢筋混凝土结构墙为抵抗地震和风荷载提供了有效的侧向系统。耦合梁通常用来连接相邻的共面结构墙，以增强建筑物的抗侧强度和刚度。对于抗震设计，耦合梁通常作为主要的熔断器，以限制整个系统的需求。因此，它们通常承受较大的塑性转动，必须提供可靠的能量耗散机制。跨高比（方位角）的常规和对角加强耦合梁比率介于2和4之间，根据ACI 318-11（ACI 2011）第21.9.7节设计[ACI 318-14（ACI 2014）第19.9节。7]分别经受高达约0.04和0.06弧度旋转时，提供最小的峰后强度退化（Naish等人，2013a，B）。由于耦合梁通常位于垂直堆叠的门或走廊开口之间，因此层高的限制通常会限制梁的深度。对于DRCB，深度限制导致水平钢筋和对角钢筋之间的角度相对较小。这个较浅的角度，以及需要在墙边界区域的斜杆锚固周围提供限制，

1.大学博士后研究员 奥克兰市，奥克兰1010， 新西兰（通讯作者）。 电子邮件：c.motter@auckland.ac.nz

2第五大街1301号Magnusson Klemencic Associates高级负责人

套房3200，西雅图，WA 98101-2699。 电子邮件：dfields@mka.com

3 第五大街1301号Magnusson Klemencic Associates高级负责人

套房3200，西雅图，WA 98101-2699。 电子邮件：jhooper@mka.com

4 Magnusson Klemencic Associates主席兼首席执行官，1301年第五届

Ave.，Suite 3200，Seattle，WA 98101-2699。 电子邮件：rklemencic@mka.com

5 大学教授 美国加利福尼亚州洛杉矶市CA90095。电子邮件：wallacej@ucla.edu

注意，此稿件于2016年1月15日投稿。2016年8月3日批准；2016年10月17日在线发布。讨论期开放至2017年3月17日；个别论文，，必须提交单独的讨论。 本文是《结构工程杂志》的一部分，copy;ASCE，ISSN 0733-9445。

造成了施工困难，从而增加了施工时间和成本。型钢混凝土（SRC）耦合梁的使用提供了一种替代传统的对角钢筋混凝土耦合梁的方法，能够在有限的深度内实现显著的耦合。

型钢混凝土组合梁梁墙连接的强度主要取决于型钢的埋入长度。马托克和贾法尔（1982年）和马瑞克斯和米切尔（1980年）开发了荷载传递模型，以确定嵌入预制混凝土柱的钢型材所需的嵌入长度。由于传力机理相同，钢耦合梁采用了这些模型（Shahrooz et al.1993；Harries et al.1993）。这些模型基于图1所示的假设。1，即埋置区混凝土应变呈线性分布，应变εcfrac14;0.003。003在连接的外表面，一个均匀的大小（惠特尼）应力块，以接近壁边附近的支承应力分布，以及抛物线应力-应变关系（Hognestad等人，1955）建立埋件端部支座应力分布模型；合力提供了力和力矩的平衡。Harries等人（1993年、2000年）建议，Marcakis和Mitchell（1980年）以及Mattock和Gaafar（1982年）修正Em-Bedment方程，以包括墙体表面混凝土剥落的影响。增加了耦合梁的有效净跨，减小了耦合梁的有效埋置长度。

Marcakis和Mitchell（1980）的嵌入方程（Harries et al.1993，2000），经过修正以考虑墙体表面的混凝土剥落

where e =a c (Le–c)/2，即嵌入可以抵抗的最大梁剪切载荷；

其中，efrac14;a C leminus;C=2；VN；Embed=埋入强度，埋入物能够抵抗的最大梁剪切荷载；

A=梁悬臂长度；Le=提供的钢截面埋入钢筋混凝土结构墙的长度（从梁-墙界面测量）；C=剥落深度，假定等于墙壁透明覆盖物的深度；b_eff=有效壁宽，作为限制区域的宽度，不超过嵌入构件宽度的2.5倍；=混凝土的规定抗压强度。

Mattock和Gaafar（1982）的嵌入方程（Harries等人，1993，2000），经修改以考虑剥落

其中以MPa为单位;t =壁厚；b =轴承宽度，等于宽法兰钢型材的法兰宽度；beta;1=ACI应力阻滞因子，定义为均匀（惠特尼）应力阻滞深度与中性轴深度之比。两个嵌入方程式的主要区别在于等式中使用（1）和。等式 （2）是两者中较为保守的的方程gt; 27.5 MPa=4 ksi。

2010 AISC抗震规定（AISC 2010）提供了设计SRC耦合梁的建议； 嵌入2010 AISC地震规定中提供的方程等式 （H4-2）]是

其中，L=全长耦合梁的净跨距长度，1/4 L=二分之一长度悬臂试验梁的2。相对于EQ。（2）、方程。（3）包括phi;frac14;0.9的固有强度折减系数。

2010年AISC抗震规定要求将辅助转换杆和承压板连接到靠近前部和底部的预埋钢截面上。埋入长度CK（图）2).传递杆和支承板，其目的是通过引入附加的荷载传递机构来改善梁和墙之间的荷载传递，被排除在本研究的测试样本之外，以评估在没有这些细节的情况下是否可以获得足够的性能。增加了成本，在墙体边界造成拥挤，阻碍了钢耦合梁在结构墙体中的布置。

为了解决研究中的空白，本研究中测试的样本是弯曲控制的。然而，由于受弯型钢混凝土耦合梁和受剪型钢混凝土耦合梁在嵌固区的传力机理相同，（一致的WI）图。1）、本论文和配套论文（Motter等人，2016年）中报告的研究结果适用于剪力控制型钢混凝土耦合梁和弯矩控制型钢混凝土耦合梁，除非特别说明。因为先前的SRC耦合梁试验是在小尺寸试样上进行的（Gong和Shahrooz，2001年a，B）,本研究致力于基于实验室约束在尽可能大的尺度上评估埋置方程的可靠性。（德特）（缩尺为二分之一）.此外，SRC耦合梁和钢耦合梁（无钢筋混凝土外壳）的前期试验对于嵌入未开裂墙体或不受循环荷载作用的反应砌块中的钢构件，（Harries等人，1993, 1997;Gong和Shahrooz，2001年a；Fortney等人，2007年）。由于局部应力应变场会影响所需的埋置长度，这里描述的试验程序利用了承受反向循环侧向荷载和倾覆力矩的墙，使得埋置区承受垂直于埋入钢段的翼缘作用的循环拉压壁应变（图）3).先前对周期性加载墙壁的研究（Shahrooz等人，1993年；Gong和Shahrooz，2001年B）包括墙体轴力和弯矩的作用，不包括剪力的作用。表明在墙荷载作用下耦合梁的荷载变形响应效果。

实验程序

试件设计

设计并建造了两个试样子组件，每个子组件包含一个结构墙和两个结构墙嵌入墙体相对端的耦合梁并单独测试。 在每个子组件中，墙的需求是这样就不会造成第一次光束测试的损坏影响了第二次测试。 四个测试光束的测试矩阵为表1中给出的参数与测试矩阵有关

如图4所示。测试变量包括耦合梁跨度与深度（纵横比）（alpha;），钢截面嵌入长度结构墙（Le），墙体边界纵向钢筋比（rho;_bound），墙边界横向钢筋细部[ACI 318-11（ACI）的普通边界元素（OBE）2011）21.9.6.5（a）节[ACI 318-14（ACI 2014）节18.10.6.5（a）]，其中rho;_boundgt; 400/fy(fy in psi )=2.76/fy（fy 单位为 MPa),Min =最小边界横向钢筋，符合ACI 318-11（ACI 2011）第21.9.6.5（b）节[ACI 318-14（ACI 2014）18.10.6.5（b）节，其中rho;boundlt;400 / fy（fy用平方英寸为单位）= 2.76 /fy [fy [MPa为单位）] 嵌入钢截面，经测试抗压强度混凝土（;测试），以及所应用的结构墙要求（εs; max =εy，其中是屈服应变和εs; max是最大值最外壁纵筋在耦合梁的中高，使用平面应变计算弯矩曲率分析）。SRC1旨在测试具有以下特征的有利方案：长埋入长度和低墙需求，而SRC2是旨在测试具有潜在危险的更关键的场景嵌入长度不足，壁要求更大。 确定了SRC1和SRC2的嵌入长度根据等式。 选择（1）和（2）以获得预期的混凝土强度，以提供等于梁强度的嵌入强度，基于上下限估计的光束强度SRC1和SRC2的梁抗弯强度 SRC3测试了一个低纵横比的光束，而SRC4测试了减少墙体边界的纵向钢筋，且最 小ACI 318-11（ACI 2011）允许墙边界横向加固。 尽管SRC3和SRC4的嵌入长度根据等式的平均值进行设计单位为MPa），最小=满足ACI 318-11（ACI 2011）第21.9.6.5（B）节要求的最小边界横向钢筋[ACI 318-14]

埋入型钢后，试件的抗压强度

混凝土（FC0；试验），以及所用结构墙的要求（εs；Max=εy，其中εy为屈服应变，εs；Max为最外壁纵杆在

耦合梁的中间高度，使用平面应变弯矩-曲率分析计算）。

SRC1旨在测试一种具有长埋设长度和低壁面需求的有利方案。而SRC2的目的是测试更关键的方案，其特征是潜在的不足的埋设长度和更大的墙壁需求。根据方程确定了SRC1和SRC2的基床长度。（1）和（2）对于预期的混凝土强度，选择提供与梁强度相等的埋置强度。梁强度分别基于SRC1和SRC2的梁弯曲强度的上限和下限估计值。SRC3测试了一个低纵横比光束，而SRC4测试了最小ACI 318-11（ACI 2011）的减少墙边界纵向钢筋的效果。虽然SRC3和SRC4的埋入长度是根据方程的平均值设计的，但它们都是在允许的壁面边界上横向加强的。（1）和（2），在梁-墙界面处产生与SRC2相同的抗弯强度，埋置强度与梁的抗弯强度之比由于F较低，SRC3和SRR4较低0c;测试。所有测试梁均设计为在弯曲之前屈服计算的标称抗剪强度。 光束纵横比为2.4和3.33用于代表住宅的典型值和美国的办公楼。 图5所示用于所有四个测试光束的耦合光束横截面。W12times;96 [国际系统（SI）W310times;310times;143]光束使用的法兰修整为140毫米（5.5英寸）的宽度代表美国W24times;250（无SI等效）光束一半的规模。 使用相同钢坯梁的段所有四个测试光束，以及平均测试成品率和极限A992（50级）结构钢的应力为379 MPa法兰分别为（54.9平方英寸）和544 MPa（78.9平方英寸）和417 MPa（60.5平方英寸 ）和548 MPa（79.5平方英寸 ），用于网络。 因为混凝土对剪切强度的贡献不需要弯曲控制的梁，耦合梁箍筋制造为两个U型杆，而不是箍（用于易于施工）。耦合梁纵向钢筋在梁的每个角上用来锚固箍筋并延伸壁上仅76毫米（3英寸），以免造成重大影响来提高抗弯强度并增加对嵌入区域的要求。图5显示了这两个结构的墙截面图测试样品组件。 由于墙装不是故意的在墙的底部（特殊边界）产生屈服没有提供元素。 中间水平的墙边横向钢筋[根据ACI 318-11（ACI 2011）节21.9.6.5（a）和ACI318-14（ACI 2014）第18.10.6.5（a）条，rho;_boundgt; 400 = fy（fy以psi为单位）= 2.76 = f_y（fy（以MPa为单位）]，请参阅此处作为普通边界元素，为SRC1，SRC2，和SRC3，而SRC4的详细信息符合ACI 318-11（ACI 2011）第21.9.6.5（b）节[ACI 318-14（ACI 2014）节18.10.6.5（b）]，即将水平腹板钢筋搭接至墙边界处为U形条，没有箍或交叉结提供。对于普通的边界元素，在埋置区内使用了双U形杆（而不是单U形杆），以避免在钢截面的腹板上钻孔。

测试设置和测试协议

每个试件组包括一个钢筋混凝土结构墙和两个半长臂SRC耦合梁。（两边墙各一个），使用图7所示的设置对其进行单独测试。在跨中（试验中靠近梁端）对耦合梁施加剪切荷载。假设为全长耦合梁的近似拐点。耦合梁驱动器用于控制试验过程中施加的弯矩和剪力，即3个作动器中施加到壁面的载荷与耦合梁作动器中的载荷成比例；力比如图.8所示，在四个试验中（剪跨比为2.54），墙体倾覆弯矩与墙

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