据2016年底统计，我国钢产量近7亿t，为国际产量的44%，消耗了大量原材料与宝贵能源，产生了大量工业废料与二氧化碳，因此很有必要提高混凝土结构所应用的钢筋强度等级，以减少单位建筑面积的钢筋用量，达到节材与节能减排的目的^[1,2]。

　　 混凝土双向高强钢筋密肋梁楼盖是一种新型楼盖体系，特别是大开间和6～12m大柱网的楼盖^[3]。高强钢筋密肋梁楼盖由现浇高强钢筋密肋梁和普通钢筋混凝土面板组成，其中高强密肋梁采用600MPa的高强钢筋。这种新型密肋梁楼盖不仅具有传统双向密肋梁楼盖和空心楼盖自重轻、楼板厚度小、整体性好和适用于大跨建筑等优点，而且还有自身的优势。将高强钢筋运用到楼盖结构体系，可以减小密肋梁截面尺寸、减少钢筋用量、降低混凝土用量，达到建筑节能减排的目的。

　　 楼盖结构的研究大多针对竖向荷载作用进行的，但是，一方面由于我国处于环太平洋地震带和欧亚地震带之间，是一个地震活动较多而且强烈的地区，若在我国推广新型楼盖，必须对其在水平荷载作用下的性能进行进一步研究分析，要对其进行水平荷载承载力性能研究，就必须首先研究试件在水平力作用下是否具有良好的整体性;另一方面在钢筋混凝土多层和高层房屋结构中，刚性楼盖假设广泛应用于多层及高层建筑结构设计，楼、屋盖平面内的变形将影响楼层水平地震剪力在各抗侧力构件之间的分配^[4,5]。新型密肋梁楼盖的面板比较薄，为此有必要对新型密肋梁楼盖进行单向加载试验，测试楼盖的水平刚度、水平抗弯、抗剪及变形能力，验证该新型密肋梁楼盖能否满足平面内刚度无限大假定。

　　 试验所采用的混凝土强度等级为C40。钢筋采用安阳某公司生产的CRB600H高延性冷轧带肋钢筋。CRB600H高延性冷轧带肋钢筋外形与普通热轧带肋钢筋相同，已有国家产品标准，其抗拉强度标准值为600MPa，屈服强度标准值f_yk=520MPa，抗拉强度设计值f_y=415MPa，最大力下总伸长率(均匀伸长率)δ_gt≥5%，达到了延性钢筋的要求，可加工性能良好，可用于楼盖结构。制作试件的同时，制作一块150mm×150mm×150mm的混凝土立方块，与所做的试件在相同的环境下养护。同时随机抽取直径为5 mm的高延性冷轧带肋钢筋各3根。按《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(简称混凝土规范)规定，取f_ck=0.88α_c1α_c2f_cu,k计算(其中α_c1为棱柱体强度与立方体强度的比值，α_c1=0.76;α_c2为混凝土考虑脆性的折减系数，α_c2=1.0)，试验用钢筋及混凝土的强度送材性实验室检测，实测强度见表1、表2。

　　 试件尺寸见图1，采用单层1×2跨高强钢筋密肋梁混凝土楼盖，层高为1.5m。肋梁宽度一般取80～120 mm，试验取肋宽为100 mm，则肋间距为640 mm。新型密肋梁楼盖肋梁高(包括面板厚度)不小于l/35(l为楼盖的短向跨度)，则取中肋梁截面尺寸为100mm×150mm。楼盖为6×6的方形网格，平面尺寸为4.24m×4.24m。框架梁高为柱网尺寸的1/8～1/12，则取框架梁截面尺寸为250mm×500mm。3榀框架共6根400mm×400mm的钢筋混凝土柱固定在尺寸为400mm×600mm×1 700mm的地梁上。因为混凝土规范规定现浇面板的厚度不宜小于40mm，本次试验取面板厚度为40 mm。

　　 因为楼盖肋间距较小，故面板可按构造在两根肋梁之间等距离布置直径为6mm的3根HPB300钢筋，钢筋间距为213mm。梁、柱配筋图见图2，将梁、柱中箍筋归并为直径为6mm的HPB300钢筋。新型密肋梁楼盖在肋间距较小时，肋梁的混凝土已经能够满足要求，设计时肋梁可以不考虑计算配置箍筋。按求得肋梁的最大剪力小于混凝土本身所能承担的剪力，配置直径5mm、间距200mm的构造箍筋，肋梁配筋见图3,A1梁受力筋为2根直径5mm的CRB600H钢筋，A2梁受力筋为3根直径5mm的CRB600H钢筋，架力筋均为为1根直径5mm的CRB600H钢筋。新型密肋梁楼盖试件模板图见图4。

　　 图1 试件尺寸

　　 楼盖空间性能测量试验装置见图5。假定模拟的房屋为8层、建筑高度为24m的混凝土框架结构房屋，场地类别为Ⅱ类，抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第二组，抗震设防分类为丙类。两跨每层楼盖面积为4.24×8.48=35.96m²，每层楼盖加竖向构件重量W=560kN，取楼面均布活荷载值为2kN/m²，每层结构的重力荷载代表值G=596kN。结构自振周期T₁=0.5s，则地震影响系数α=0.131。本次试验假定单层框架试件为8层的框架结构混凝土结构房屋的顶层，将地震作用力等效一个集中力加在两跨框架的中部，以分析楼盖的面内刚度，按底部剪力法求得顶层的地震作用力F₈=86.3kN。试验之前先采用F=20kN进行预加载，在确保测试试验装置和测试仪表工作正常之后才进行正式加载。本次加载采用力控制的加载形式，在两跨框架的中部单向加载至800kN，共一个加载步。

　　 空间性能测试的量测项目主要包括柱与楼板量测，项目包括:楼板梁、柱连接处的位移情况，柱脚可能存在的滑移情况，柱子在水平力作用下的钢筋应力。图6给出了试件位移传感器布置图，0-1,0-2,0-3,0-4,0-5,0-6量测基础的滑移，1-1,1-2,1-3,1-4,1-5量测密肋楼板的变形。在楼盖的中部的肋梁的高强钢筋布置三个应变片量测钢筋应变。试验过程中所有的应变值和位移值数据由采集系统进行数据自动采集，作动器施加荷载大小利用MTS系统进行实时监测记录，通过计算机对试件的荷载-位移、荷载-应变等多条曲线进行监测。根据采集得到的柱截面应变片所测得的正应力可以得到柱截面所在位置的弯矩，然后根据截面弯矩和截面之间的距离可以得到柱底剪力。

　　 本次加载为楼盖面内刚度的试验研究，在加载过程中试件宏观上基本看不到结构有什么裂缝和大的变形反应，所以只能通过位移计、应变片测量数据对楼盖面内刚度和对水平力的分配进行研究和评价。

　　 图5 试验装置

　　 楼盖具备怎样的水平刚度才能被假定为刚度无限大，一种方法是采用刚度比系数R作为评价楼盖面内刚度的参数;另一种方法是楼盖的相对水平挠度，现有的国内外资料有如下规定，《工业与民用建筑抗震设计规范》(TJ 11-78)根据我国自己的研究成果经综合分析后，取相对水平挠度小于L/12 000作为楼盖水平刚度可被假定为无限大的界限，其中L为楼盖跨度。由文献[6]可知，ASCE7-05(2005)中规定:当楼板的最大平面内变形是其下竖向抗侧力构件顶部平均位移2倍以上时为柔性楼板，反之为刚性楼板。还有研究^[7]是以每榀框架的底部剪力的误差作为刚性楼板的判断标准的，即当各榀抗侧力构件的底部剪力在5%以内时，可以将楼板视为刚性楼板。

　　 楼盖1-1,1-2,1-3测点测出的水平位移与荷载曲线见图7。由图7中曲线看出，由于反力墙对水平作动器固定及试件锚固位置的误差，等效地震作用集中力的加载点偏移了两跨框架的中部，使整个框架出现扭转。为了消除误差，取楼盖变形δ=δ_1-2-0.5×(δ_1-1+δ_1-3)，其中，δ_1-1，δ_1-3分别为楼盖两端的位移，δ_1-2为楼盖中部的位移。绘出楼盖变形随荷载的变化曲线见图8。

　　 由图8可以看出，随水平荷载的增大楼盖变形增加。在抗震设防烈度为8度，地震作用F₈=86.3kN时，楼盖的变形量为0.045mm，相对变形为0.045/8 480=1/188 444，小于1/12 000，楼盖刚度满足无限刚性要求。在8度罕遇地震，地震作用F₈=485.4kN时，楼盖的变形量为0.705mm，相对变形为0.705/8 480=1/12 028，小于1/12 000，楼盖刚度满足无限刚性要求。最大加载F₈=800kN时，楼盖的相对变形为1.1/8 480=1/7 800，楼盖有较大的变形，对地震作用的分配产生影响。

　　 柱顶点侧移值为柱顶测点值减去柱底测点的滑移，图1中各柱顶点水平侧移与水平荷载曲线见图9。

　　 当各柱的截面尺寸、混凝土强度等级及配筋量相同时，各柱的抗侧移刚度相等，则各柱承担的水平力与顶点侧移成比例。而在8度多遇地震作用(F₈=86.3kN)、8度罕遇地震作用(F₈=485.4kN)、最大加载(F₈=800kN)下，各柱顶点侧移与柱底分配剪力见表3。三种荷载值下柱底剪力分配与按刚性楼板时水平力在各柱的分配误差也列于表3中。

　　 由表3可以看出，在8度多遇地震作用(F₈=86.3kN)、8度罕遇地震作用(F₈=485.4kN)下，水平力在各柱的分配与楼盖作为刚性楼板时水平力在各柱的分配误差在5%以下，可以将楼板视为刚性楼板。在最大加载(F₈=800kN)下，Z11,Z12,Z22水平剪力与刚性楼盖假定(6根柱子平均分配为133kN)的误差在5%以下，而Z21,Z31,Z32水平剪力与刚性楼盖假定的误差在5%以上，说明楼盖在大震下受到损伤，与前面楼盖相对变形分析结果相同，已经不再符合刚性楼盖的假定。

　　 测得楼盖中部的肋梁A2的跨中受拉高强钢筋应变测点gg1，梁端支座处受拉高强钢筋应变测点gg2,gg3，如图10所示，可见在整个加载过程中钢筋的应力都很小，远远小于其屈服应力，说明高强钢筋的应用没有影响楼盖的面内刚度。

　　 图9 柱顶水平侧移与水平荷载曲线

　　  

　　 图1 0 高强钢筋应变

　　 (1)通过高强钢筋密肋梁楼盖面内变形的分析，在多遇地震和罕遇地震作用下，楼盖面内刚度满足无限刚性要求。只有在远远大于罕遇地震作用、楼盖有较大的变形下，对地震作用的分配产生影响。  

　　 (2)通过高强钢筋密肋梁楼盖对水平剪力分配的影响分析，在多遇地震和罕遇地震作用下，新型楼盖时水平力在各柱的分配与楼盖作为刚性楼板时水平力在各柱的分配误差在5%以下，可以将楼板视为刚性楼板。

　　 (3)在新型楼盖受力过程中，高强钢筋的应力很小，远远小于其屈服应力，高强钢筋的应用没有影响楼盖的面内刚度。

　　 (4)建造大开间和6～12m大柱网的楼盖，以及高层建筑，考虑楼盖的经济指标和经济效益，可以选用高强钢筋密肋梁楼盖。