談砌塊整澆墻骨架曲線的影響要素范文

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2011年哈爾濱工業大學做了10片足尺290mm厚砌塊整澆墻的低周往復荷載試驗［8－9］，用于研究各個參數對此種墻體的承載力、變形、耗能、延性等性能指標的影響，本文主要從豎向壓應力、水平鋼筋數量和分布、豎向鋼筋數量以及不同砌筑方式4個方面來研究砌塊整澆墻受剪性能和變形能力，為建立290厚砌塊整澆墻受剪承載力公式做基礎，也為我國首棟高度達到100m(檐口標高98.2m)的砌塊整澆墻結構高層建筑提供設計依據．

1試驗設計及參數

本次試驗共設計10片足尺砌塊整澆墻，墻片尺寸為1400mm×2200mm×290mm，底梁和頂梁尺寸見圖1．本次試驗主要研究墻體平面內各種力學性能，所以要有良好的側向支撐裝置以防止平面外側傾，實際加載裝置見圖2．墻體所用砌塊強度等級采用MU20，砌塊孔洞率為53%，其中標準砌塊尺寸為390mm×190mm×290mm，輔助砌塊尺寸為190mm×190mm×290mm，見圖3，所有孔洞全部用Cb20的專用細石混凝土灌漿，砌筑砂漿采用Mb10混合砂漿．從試驗中墻體破壞模式可知，10片墻體中有4片發生剪切破壞，墻體編號為J1～J4;6片發生彎曲破壞，墻體編號為W1～W6．本次試驗采用低周往復荷載加載方式研究墻體在壓彎剪復合受力狀態下的破壞狀態，由于試件剛度較大，采用力－位移混合控制加載規則，在彈性階段用力控制方法施加水平荷載，當試件開裂后，剛度有所下降，采用位移控制施加水平荷載。

2試驗結果分析

通過10片砌塊整澆墻低周往復荷載試驗所得的滯回曲線提出墻體的骨架曲線，從豎向壓應力、水平配筋、豎向配筋以及不同砌筑方式4個方面詳細分析各參數對此種墻體骨架曲線的影響。

2.1豎向壓應力對墻體骨架曲線影響

2.1.1墻體發生剪切破壞試驗中J1～J4墻體發生剪切破壞，4片墻體的豎向配筋完全相同，水平配筋和豎向壓應力不同，其目的是研究該種墻體在發生剪切破壞時豎向壓應力和水平配筋對墻體骨架曲線的影響．墻體破壞形態見圖4，墻體中下部發生多條平行且幾乎等間距的“×”形交叉斜裂縫，裂縫角度略大于45°．從上述分析可知，豎向壓應力對砌塊整澆墻的骨架曲線有較大影響，當水平配筋率較低時，墻體容易發生脆性破壞，隨著豎向壓應力增大，墻體側向承載力提高但延性降低;當水平配筋率較高時，隨著豎向壓應力增大，墻體側向承載力和變形能力都相應提高．可見，我國《建筑抗震設計規范》規定混凝土砌塊砌體抗震墻橫向分布鋼筋最小配筋率是合理的，但其值偏低．

2.1.2墻體發生彎曲破壞試驗中W1～W6墻體發生彎曲破壞，6片墻體的水平配筋完全相同，豎向配筋和豎向壓應力不同，其目的是研究此種墻體在發生彎曲破壞時豎向壓應力、豎向配筋對墻體骨架曲線的影響．墻體在壓彎剪共同作用下，呈現出縱向鋼筋明顯屈服、端部被壓碎的破壞形態。

2.2水平配筋對墻體骨架曲線影響

分析在豎向壓應力和豎向配筋相同時，水平配筋對墻體骨架曲線的影響．圖8(a)墻體J1、J4的豎向壓應力同為1.5MPa，豎向配筋率同為0.775%，當水平配筋從J4墻的210@400mm增長到J1墻的28@200mm時，受剪承載力最大值在正向加載時從388kN提高到406kN，提高了5%，當反向加載時從377kN提高到413kN，提高了10%，可見，提高水平配筋率可提高墻體抗剪能力，但是，變形能力卻沒有提高，這與文獻［3－4］的認識不同．在下降段J1承載力迅速衰減，試驗結束后發現J1墻一側端部的第三皮到第五皮之間的芯柱混凝土未灌實，從而影響了該側受拉鋼筋的錨固，搭接鋼筋錯動引起承載力陡降，最終發生脆性破壞．圖8(b)墻體J2、J3豎向壓應力同為2.0MPa，豎向配筋率同為0.775%．在正向加載時受剪承載力比較接近，反向加載時差別較大，當水平鋼筋從J3的210@400mm增長到J2的28@200mm時，受剪承載力最大值從415kN降低到388kN，降低了7%，與通常的認識不同，這是由于豎向荷載過大反而使水平鋼筋沒有被充分利用，墻體發生脆性破壞，從而導致承載力降低．在正向加載時，J2、J3延性基本相近，反向加載時J2開裂后的變形能力比J3好，表現出水平配筋率高延性好的性質．

2.3豎向配筋對墻體骨架曲線影響

本節分析在豎向壓應力和水平配筋相同時，豎向配筋對墻體骨架曲線的影響．圖9(a)、(b)中，當豎向壓應力為1.5MPa時，豎向鋼筋配置不同，墻體受剪承載力最大值比較相近，但延性相差較大，如W3墻體(ρv=0.29%)開裂后受剪承載力降低速度比W1、W6(ρv=0.23%)緩慢很多，延性更好，可見，豎向鋼筋對墻體開裂后變形能力影響顯著，提高豎向配筋率可提高墻體延性．圖9(c)、(d)中，當豎向壓應力為2.0MPa時，墻體受剪承載力從W5(ρv=0.23%)的412kN變化到W4(ρv=0.29%)的364kN，降低了13%，且承載力衰減較快，說明高的豎向配筋并沒有提高墻體受剪承載力和延性，而是起到了相反的作用，與圖9(a)、(b)表現出相反的特征，與圖8(b)相似．究其原因，在豎向壓應力較高時，如果豎向鋼筋配置較多，鋼筋沒有達到屈服，使混凝土首先被壓碎而導致脆性破壞，最終導致墻體受剪承載力和延性都降低，可見，我國《砌體結構設計規范》中限制豎向荷載的大小是合理的．

2.4砌筑方式對墻體骨架曲線影響

W1和W6、W2和W5配筋方式和施加的豎向荷載完全相同，只是砌筑方式不同，W1、W2墻體的最下一層端部用現澆混凝土代替砌塊，而W5、W6全部都用砌塊砌筑而成．圖10對比砌筑方式不同對墻體骨架曲線的影響．圖10(a)墻體豎向壓應力為1.5MPa，圖10(b)是2.0MPa，兩圖的骨架曲線形狀相似，尤其在反向加載時形狀更加相似，只是圖10(b)在正向加載時有些差別，可見，砌筑方式不同對骨架曲線形狀影響不大，可以忽略。

3結論

(1)豎向壓應力對砌塊整澆墻平面內抗剪性能有很大影響，隨著豎向壓應力增大，墻體側向承載力提高．豎向壓應力對墻體延性影響與水平配筋率有關，當水平配筋率較低時，豎向壓應力增大，延性降低;當水平配筋率較高時，延性提高．2)水平配筋率對墻體骨架曲線形狀的影響與豎向壓應力有關，當豎向壓應力較小時(1.5MPa)，隨著水平配筋率提高，墻體側向承載力提高但變形能力降低;當豎向壓應力較大時(2.0MPa)，隨著水平配筋率提高，墻體側向承載力降低但變形能力卻有提高．3)豎向配筋對墻體受剪承載力和變形能力的影響與其所承受的豎向壓應力有關，當豎向壓應力較小時(1.5MPa)，提高豎向配筋可以提高墻體抗剪能力和變形能力;當豎向壓應力較大時(2.0MPa)，卻與之相反，可見，過多的豎向配筋不能充分發揮作用，最終是砌塊被壓碎而導致墻體發生脆性破壞．4)砌筑方式不同對骨架曲線形狀影響不大，側向承載力和變形能力都比較接近．

作者：趙艷王鳳來張厚丁向奎李利剛單位：哈爾濱工業大學土木工程學院 佳木斯大學建筑工程學院 黑龍江省建設集團有限公司