演讲者：Mohamed Altameemi，威斯康星大学麦迪逊分校
目前抗震联结梁的设计实践包括使用复杂的对角线和横向钢筋细节，以确保在受到大位移反转时具有足够的位移能力。尽管实验室测试证明其具有足够的抗震性能，但所需的钢筋细节很难、耗时且成本高昂。因此，通过实验研究了在混凝土中添加高强度双钩钢纤维，作为通过分别消除和减少对角线和约束钢筋来简化联结梁钢筋细节的方法。实验计划包括在大位移反转下测试十二根大型联结梁。研究的主要实验参数是联结梁纵横比（2.0、2.25 或 3.0）、纤维类型和纤维体积分数（1.0 或 1.25%）。实验结果表明，采用含有高强度双钩钢纤维（体积分数为 1.0% 或 1.25%）且无对角线加固的钢纤维混凝土构造的长宽比在 2.0 和 3.0 之间的耦合梁，在受到至少 8v(?f`?_c ) (psi) 的峰值平均剪应力时，可以实现超过 5% 的漂移。
我们的下一个演示是由穆罕默德·阿拉米和威斯康星大学麦迪逊分校的古斯塔沃·帕尔·蒙特西诺斯教授共同开发的。古斯塔沃教授，您将为我们做演示，虽然我以为是穆罕默德先生。 欢迎大家，早上好，我是威斯康星大学麦迪逊分校的古斯塔沃·帕尔·蒙特西诺斯教授。这是我一位博士生穆罕默德·阿拉米先生正在进行的研究。遗憾的是，他不能来参加ACI大会，所以我代替他做演示。但是你们知道，学生们做了大量的工作，所以他应该得到大部分的功劳。 我要讲的是我们在威斯康星州进行的一项最新的实验研究，关于耦合梁的地震行为，特别是一些相对新开发的钢纤维，我们称之为双钩钢纤维。 首先，我们要把问题放在背景中，我们谈论的是耦合梁，也就是说我们谈论的是结构墙系统。一般来说，当你有结构墙，比如中高层建筑，用于侧向强度和刚度，墙壁实际上在空间使用方面非常有限，所以我们通常需要有门窗的开口。过去几十年在美国的一个常见趋势是使用我们所说的核心墙，围绕电梯的核心，你会看到，正如这张照片所示，我们需要这些开口，比如在这种情况下的门，这导致了墙壁分成几个墙壁，由我们称之为耦合梁的短而深的构件连接。 由于它们的短而深，这些构件受到非常高的剪应力，而且由于耦合梁的几何形状相对于CLE墙系统，它们倾向于承受非常大的转角，比整个墙在大地震期间经历的转角大得多。另一方面，有这些耦合梁是有益的，因为系统被耦合，它具有比分离的墙壁的强度和刚度之和更大的侧向强度和刚度，因为这些耦合梁提供了耦合作用。 接下来，我们来看看纤维增强混凝土，在这次演示的背景下，我们谈论的是使用钢纤维，它们与混凝土混合。它们是相对较短的纤维，通常长度为1.2到2.2英寸，它们与混凝土混合，目的是要有一个随机分布的纤维，正如你在右边的图中可以看到，钢纤维通常有形成物，以提供与混凝土的机械锚固。普通的纤维，比如说这个有一个单钩的，它们是设计成在裂缝打开时滑动而不是屈服的。所以，当裂缝打开时，任何跨越裂缝的纤维都会倾向于滑动，在钩子的末端会有一些局部屈服，但是沿着长度，它们并不期望屈服。有一些更现代的纤维，它们有不止一个钩子，所以它们在末端有多个带子，这些纤维被设计成不是拔出，而是沿着长度屈服，它们必须用非常高强度的钢制成，而且它们也必须稍微长一点，以防止在相对较小的裂缝下断裂。在左边，我们看到一张混合了纤维的混凝土的照片，我们可以在现成的混凝土厂里混合这些纤维，用于大规模的操作，而且每立方码150到200磅的纤维剂量是非常大的，我们已经成功地在大规模的操作中，得到了一个很好的纤维分布。现在，我要提到一种特殊类型的纤维增强混凝土，我们有很多类型的纤维，我们可以用它们在不同的数量，所以你能得到的性能可能会有很大的差异，所以我要谈论的是我们所说的高性能纤维增强混凝土。 这些高性能f frc的主要特点是，如果你拿一个由这种材料制成的样品，没有钢筋，只有纤维增强的混凝土，它只是受到直接的拉力，你会有第一次开裂后，我们称之为硬化或SEO strin硬化响应，所以我们看到右上角的图是拉应力与平均拉应变的关系，你看到你有开裂，但是你有这种硬化响应，然后一旦你达到纤维跨越一个特定裂缝的能力，你就会进入响应的软化分支。大多数纤维增强的混凝土表现出第一次开裂后的软化响应，所以他们没有这种硬化响应。这种硬化响应的一个优点，除了你有这种增加的拉应力和强度能力，是这导致了多重裂缝，与之相比，如果你有纤维增强没有钢筋的混凝土，你会有一个单一的裂缝，如果你有钢筋，因为钢筋和混凝土之间的相互作用，会有多重开裂，但是比较一个钢筋混凝土构件与一个高性能纤维混凝土构件，你可以看到你得到一个更密集的裂缝网络，这意味着你更均匀地分配变形，甚至均匀，所以与只有钢筋混凝土相反，你需要更大的裂缝宽度，所以基本上你有更能承受变形的材料。在压缩中，这些材料的行为就像良好的约束混凝土，因为你有纤维限制或提供横向约束，防止混凝土在达到峰值或超过峰值时的横向膨胀，所以这告 所以这告诉我们，也许我们可以减少约束钢筋或转移钢筋的数量，当我们使用这些材料时，因为我们已经有一种材料，它有比普通混凝土更多的变形能力。现在，在ACI 318中，耦合梁设计的规定有各种条件，但是对我们来说，这次演示中感兴趣的是这一个，当我们处理耦合梁时，它们有一个长宽比或跨度深度比在二和四之间，大多数美国的耦合梁属于这一类，用于中等到高层建筑的过去设计。如果你属于这一类，那么你在ACI代码中有两个选择，要么你设计耦合梁用对角线加固，以抵抗计算出的剪力需求，这需要非常大的转移钢的数量，来约束对角线加固笼或整个耦合梁，或者你可以使用特殊的弯矩框架梁的细节。如果你处理的是对角线加固的混凝土梁，你可以设计一个10根号f c的剪应力，以PSI为单位，你可以得到一个根号f c，如果你处理的是特殊的弯矩框架梁，大多数设计师选择处理对角线加固的混凝土耦合梁，因为剪应力更高，而且它们有更好的变形能力方面的性能，比一个特殊的弯矩框架梁。正如我一分钟前提到的，我们需要特殊的约束钢筋，类似于我们需要的潜在屈服区域在一个特殊的弯矩框架的柱子里，所以这实际上导致了与对角线钢筋的结合，造成了严重的钢筋拥挤，如图所示，所以你可以得到非常大直径的对角线钢筋，需要抵抗整个剪力，而且越大的长宽比，对角线钢筋越浅，效率越低，所以你最终得到相当大的对角线钢筋的面积，在这种特殊的情况下，约束是提供给对角线的钢筋，而不是整个耦合梁，转移钢筋的感觉耦合梁区域在对角线之外，你可以看到它很轻。这是一件非常复杂的事情建造，不仅因为对角线的钢筋笼在中间相交，所以它们需要钢筋需要错开，而且你还有横向钢筋的要求，例如当你有的时候，当你处理一个特殊的边界元素，这是一个相当密集的横向钢筋，所以你必须把每根钢筋穿过连接两个墙壁的边缘或边界区域，所以这是一个非常费力和耗时的操作，有时这些钢筋是如此沉重，你需要两个人和也许是一台起重机来处理一根钢筋，所以我们可以看到，这些梁表现良好，但是有一个代价，你必须以形式付出代价钢筋拥挤，时间与这些耦合梁的建造相关增加劳动力承包商告诉我，有时每层的时间增加了一天如果你处理这些耦合梁，所以你可以想象，如果你处理一个30到40层的建筑，这是相当大的建设时间，所以如果你使用一种材料，像一个这些高性能纤维混凝土，也许我们可以减少转移钢筋，因为材料的行为已经像良好的约束混凝土，但是也许，因为材料的拉伸应力应变行为，我们可以消除对角线钢筋，我们过去已经证明，这在某些情况下是可能的，我们曾经评估过三种类型的钢纤维，都是三钩的，但是我们称它们为单钩，因为它只是一个钩子在末端，我们已经展示了我们评估这些纤维体积分数在一和一半之间，所以一直到大约每立方码130到200磅，我们看到，在某些情况下，我们可以消除对角线的加固，如果我们处理的是长宽比，跨度到深度比至少是两个，现在我们决定在这个情况下，评估这些其他的双钩钢纤维的类型，想法是尝试使用较低的纤维含量，而且纤维越大直径和长度方面，它们就越便宜制造，所以我们想看看我们能不能找到一个更经济的解决方案，所以我们测试了12个耦合梁，它们是大规模的，正如我将展示的那样，在大的位移反转，我们看了不同的长宽比，从二到三，覆盖了典型的长宽比范围，剪应力在六和十之间，记住十大约是对角线加固混凝土耦合梁的上限，这是以平方根为单位的PSI，我们目标是混凝土的压缩趋势8000 PSI，我们评估了两种类型的双钩钢纤维和两种剂量，现在我们没有尝试所有的组合，所以我们最终得到了三种钢纤维增强混凝土或者sfrc混合物，我们评估了这些，这些照片显示了两种纤维的照片评估，你可以看到现在你有两个钩子在这里，你有一个和一个半的钩子另一个，所以左边的一个叫做5D 6565，右边的一个是4D 8065，都是由贝克制造的，所以我们评估了5D，左边的一个以1或1.25%的体积分数，右边的一个以20 1.25%的体积分数，两种纤维的长度相同，2.4英寸，强度
