河北工业大学硕士学位论文斜插钢筋对CL墙板受力性能影响试验研究姓名：杨洪渭申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：戎贤20080601河北工业大学硕士学位论文 iv 斜插钢筋对 CL 墙板受力性能 影响试验研究 摘 要 斜插钢筋对 CL 墙板受力性能 影响试验研究 摘 要 本文对斜插钢筋采用不同斜插方式的 CL 墙板的受剪及受弯性能进行了实验研究，着重分析了它们之间的差别，研究斜插钢筋在 CL 墙板受力中所起的作用。 首先，通过对三片不同插筋形式的墙板进行了抗剪试验，研究了墙板的荷载钢筋应力的变化规律，总结出受剪时墙板内钢筋应力变化特点。 其次，通过对三片不同插筋形式的墙板进行了平面外的受弯试验，研究了墙板的荷载钢筋应力的变化规律，总结出受弯时墙板内钢筋应力变化特点。 以上研究结果可为 CL 体系的工程应用和进一步研究提供参考。 关键词：关键词：CL 体系，斜向插筋，受力机理，双钢筋，极限承载力河北工业大学硕士学位论文 vEXPERIMENTAL STUDY ON STRESS PERFORMANCE INFLUNCE ABOUT THE INCLINED STEEL TO THE CL WALL PLATE ABSTRACT In this article, experiment on shear and bending performance of CL wall plate in which the inclined steel has different inserting ways are studyed.Especially, the difference among them is analyzed,and the role of inclined steel in CL wall plate that are stressed is studied. First, through shear-bearing experiment to three CL wall plates which have different inclined steel ways, the variation regularity of load-stress of steel is researched, and change characteristic of steel stress in CL wall plate is summarized. Second, through bending experiment to three CL wall plates which have different inclined steel ways, the variation regularity of load-stress of steel is researched, and change characteristic of steel stress in CL wall plate is summarized. These results offer technique reference for the project application and further study to CL system. KEY WORDS： CL system， inclined steel， stress principle， double steel， ultimate bearing capacity 河北工业大学硕士学位论文 viii符号说明符号说明 N剪力墙的轴向压力设计值，在本试验中，此数值为 0。 A剪力墙截面面积，在此处按照 A 法和 B 法分别取值计算。 wA剪力墙的腹板的面积，在此处按照 A 法和 B 法分别取值计算。 计算截面处的剪跨比。 s剪力墙水平分布钢筋间距。 tf混凝土轴心抗拉强度设计值。 wb剪力墙截面宽度，在此处按照 A 法和 B 法分别取值计算。 M弯矩设计值。 cf混凝土轴心抗压强度设计值。 0h截面有效高度。 0wh剪力墙截面有效高度， 0wwshha=。 yhf剪力墙水平分布钢筋的抗拉强度设计值。 shA剪力墙水平分布钢筋的全部截面面积。 1a受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值。 sA， sA受拉区、受压区纵向钢筋的截面面积。 F抗剪力。 0A较大钢筋的横截面积。 s该级别钢筋的屈服强度。 Vss CL 墙板腹部受压斜插钢筋承担的剪力。 Vc 混凝土层承担的剪力。 Vs 纵向钢筋和钢筋的销栓作用。 考虑混凝土层、纵向钢筋、纵向钢筋作用的相关系数。 切线模量系数，tE E=。 河北工业大学硕士学位论文 ixtE 切线模量。 E 弹性模量。 I 截面惯性矩。 斜插钢筋与纵坐标轴的夹角， 0 a 90， 如图 3.16。 计算长度系数。 l 斜插钢筋实际长度，如图 3.16。 n 斜截面上受压斜插钢筋的数量. 根据实验分析，取一排横向受压斜插钢筋的总数。 1受拉钢筋应变折减系数。 bx界限受压区高度。 1sA原有 CL 墙板的底部钢筋受拉钢筋面积。 2sA为加强抗拉承载力所配的附加钢筋。 2受拉钢筋屈服应变折减系数。 yf名义受拉极限强度。 河北工业大学硕士学位论文 iii河北1 业大学硕 学位沦义第一章绪论改革丌放以来，我国住宅建设出现了持续大发展的局，住宅产业已经逐步成为带动国民经济发展的支柱产业和新增长点。槲统计，近年来我国住宅建设投资为国民生产总值的7 8 ，其年产值为国民生产总值的1 2 1 5 ，因此，住宅产业现代化科技工程被提上日程。由二住宅体系决定了住宅的使用功能、工程造价和工期，直接影响国家节能建筑及墙体改革等相关政策的执行，也是影响我国可持续发展战略的重要因素之一，所以，住宅体系作为住宅产业现代化科技工程的主要内容之一，逐步受到了柏关政府部| J 及相关工作者的高度重视。目前我国传统的住宅产业仍处r 粗放型的生产阶段，建筑工业化程度低，住宅建设劳动生产率不高，技术含量低r ，能源和原材料消耗较大。用高新技术加快传统建筑业的技术进步和优化升级，积极探索新材料、新技术、新工艺在住宅建筑中的应用，发展轻质高强、抗震性能好、节能保温效果佳、施工简便、经济实用、绿色环保且适宜J 二产业化发展的新型住宅结构体系己成为住宅建筑业的发展方向。卜1C L 体系概述卜卜1C L 体系的概念C L 建筑体系是针对应用广泛的多层建筑研制丌发的，是一种复合混凝土剪力墙结构体系，由C L 墙板形成的复合混凝土剪力墙为主要受力构什，内墙及墙粉刷材料伞部采用改性石膏制品。此体系的材料组合是由C L 墙板做主要承重构什的骨架，以高压石膏纤维板作为施工现浇混凝土的永久性模板，以改性石膏窄心砌块作为填充墙材料，用改性粉刷石膏作为抹灰层，改性石膏保温砂浆做辅助保温处理。C L 墙板作为该体系的核心，是一种新的承重剪力墙，主要用j 建筑外维护墙及分户墙( 见图1 1 ) 。该墙板以三维窄问钢筋网作骨架，内含5 c m 厚保温隔音材料( 聚苯乙烯泡沫板) 为芯材，内、外侧分别浇筑混凝土层，并由守问斜插筋连接协同工作，共同承担剪力、大部分竖向荷载及部分弯矩。体系中晴含的现浇边缘构件承担部分竖向荷载及绝大部分整体弯矩，另外还对墙板形成约束作用以提高其承载能力。可见，C L 体系传力途径明确，受力合理，结构整体性好。由，。墙体内聚苯乙烯泡沫板的存在，使得C L 墙板具有优良的保温隔热性能，同时隔音效果良好，优化了住宅使用环境。与现在流行的外保温做法相比，C L 墙板内的保温层不易被破坏，不会发生丌裂、抻落的情况，增加了使用的耐久度。：雾，一、掣：、时，混凝土受压破坏时，受拉钢筋未达到名义屈服应变，为受压破坏；当b=时，属于界限情况。 由于 CL 墙板具有上下两层钢比网片，所以其自然就具有双筋矩形截面受弯构件的特征，可用混 凝土设计规范中的双筋矩形截面受弯构件的正截面受弯承载力公式进行计算。 若要提高承载力，则需要在板底配置附加钢筋。 对于这种计算，需要确定中和轴的位置。 为了鉴别 CL 墙板中和轴在上层混凝土内，还是在聚苯乙烯夹芯所在部位，首先分析一下15sxamm=+的特殊情况。由力的平衡条件，可得到 () 1215csysf b afA+= 式中: 1sA原有 CL 墙板的底部钢筋受拉钢筋面积； 2sA为加强抗拉承载力所配的附加钢筋； 2受拉钢筋屈服应变折减系数； yf名义受拉极限强度。 由2,ysyysyyyfEfE =得2yyff= 显然，若() 115csf b a+211222ysysf AfA+ 整理得 sa211222115ysyscf AfAf b+ 即当上式满足时，中和轴在上层混凝土内。 而在一般情况下，中和轴都在上层混凝土内，所以受压区钢线离中和轴太近，发挥不了太大作用， 所以可以忽略受压钢筋的作用。 这种 CL 墙板受弯类型与板宽为 b 的矩形板相类似。这是因为受压区面积仍为矩形，受拉区形状与 承载力计算无关。故计算公式为： 1211222cysysf bxf AfA=+ ()2112201022uysyscxxMf AfAhf bx h=+=河北工业大学硕士学位论文 34第四章斜插钢筋对 CL 墙板受力性能影响试验成果分析 由于 CL 墙板的特殊构造，斜向钢筋成为了 CL 墙板受力过程中一个极为关键的部分，CL 墙板的 受力性能与斜向钢筋的工作好坏是紧密联系的。当 CL 墙板承受剪力时，如果斜向钢筋的性能很差，表 现为较薄一侧混凝土与较厚一侧混凝土之间拉结较差， 就会导致较薄一侧混凝土在荷载作用下失稳， 裂 缝开展很大，完全退出工作，此时的水平剪力将完全由较厚一侧混凝土来承受。当 CL 墙板承受平面外 荷载时， 如果斜向钢筋的性能很差， 表现为较薄一侧混凝土无法将平面外的荷载有效地传递给较厚一侧 混凝土，就会导致斜向钢筋在荷载作用下失稳，较薄一侧混凝土裂缝开展很大，完全退出工作，此时的 平面外荷载将完全由较厚一侧混凝土来承受。 通过试验过程中采集到的钢筋应变数据， 分析后可以得到相应位置钢筋的荷载应变曲线， 通过 比较相同荷载下相同位置的钢筋的应变， 可以得出墙板内钢筋在荷载作用下的应变的规律， 并找出三片 采用不同插筋方式的墙板受力时的差别。 通过试验过程中采集到的墙板的水平位移和竖向位移数据， 分析后可以得到 CL 墙板的荷载应 变曲线， 通过比较相同荷载下墙板的水平位移和竖向位移， 可以得出墙板在水平荷载和平面外垂直荷载 作用下的变形规律，并找出三片采用不同插筋方式的墙板变形时的差别。 4-1 受剪承载力试验成果分析 4-1 受剪承载力试验成果分析 本组试验中， 在三片墙体的相同位置上贴上了钢筋应变片， 分别位于墙板的右上角、 中间和左下角， 贴片的钢筋包括这三个区域的厚、 薄两侧混凝土内的水平钢筋和垂直钢筋， 以及相应位置的两个方向的 斜向插筋。本组试验的构件上应变片布置见本文中图 2.6 所示。 本组试验中，在三片墙体侧面安装了位移计和百分表。其中位移计 1、2、3 负责采集试验墙体不同 高度处的位移数据，位移计 4、5 负责采集墙体平面内斜向的变形，百分表 1、2 分别采集墙体右端出的 水平和竖向位移，在试验结束后处理数据时用来修正位移计 1、2、3 的数据，百分表 3、4 的作用是监 测试验墙体在平面外的变形，防止试验过程中墙体发生平面外失稳破坏，造成危险，另外百分表 3 可以 用来监测墙体较薄一侧混凝土的平面外变形情况。本组试