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配BFG蒸压砂加气混凝土砌块 轻质砖填充墙框架抗震性能试验




响较传统的拉结筋连接均有减小。

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第三章配BFG蒸压砂加气混凝土砌块 轻质砖填充墙框架抗震性能试验

3)对于峰值荷载之后的下降段,采用鸭舌板连接件间接连接的填充墙试件下

降比较快,而采用平板连接件直接连接的构件下降比较平滑,由于采用鸭舌板连接的构件在前期填充墙破坏比较严重,当框架承载力下降时,填充墙不能给其提供承载力,所以框架承载力会下降较快,而采用平板连接件直接连接的构件,前期填充墙基本保持完好,当框架位移幅值较大时填充墙能够继续为框架提供承载力,延缓了框架的破坏和倒塌。

(5)位移延性

延性是指结构或构件在承载力没有明显下降的情况下承受变形的能力,是评估构件抗震性能的重要指标,结构或构件的延性越大,表示耗能地震能量和承受弹塑性变形的能力越强,抗震性能越好。延性系数包括曲率延性系数、转角延性系数以及位移延性系数。位移延性系数是比较常用的表达试件延性的指标,位移

延性系数为试件极限位移u与屈服位移y的比值。由于试件滞回曲线不完全对

称,因此,实际位移延性系数按下式(31)确定。



uuyy

(31)

式中:极限位移u——试件荷载下降至峰值荷载85%时所对应的位移;

屈服位移y——梁或者柱端纵筋达到屈服应变时对应的位移。

各试件的位移延性系数如表34所示,通过表34可知,纯框架试件KKJ、采用鸭舌板连接件间接连接的填充墙框架试件WI1、采用平板连接件直接连接的填充墙框架试件WI2的位移延性系数分别为6.96、5.98、7,由此可见,采用鸭舌

板连接件连接位移延性较低,而采用平板连接件直接连接的填充墙框架位移延性与纯框架相当,表明采用直接连接有利于提高填充墙框架结构的延性。

(6)强度衰减和刚度退化1)强度衰减

结构或构件的强度衰减是指在同一级位移控制下,随着加载循环次数的增加,结构或构件的承载力逐渐降低的现象。强度衰减的程度能够反映出结构或者构件在遭受地震之后继续承受后续强震和余震能力的强弱,强度衰减越快,说明结构或构件在经受反复多次地震作用时承载能力丧失越快,在后续强度不大的地震或余震作用下发生倒塌等严重破坏的概率越大。故强度衰减也是衡量结构或构件抗震性能优劣的重要指标之一。

强度衰减表示在每级位移控制下结构或构件第i次循环的峰值荷载与该级位

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中国地震局工程力学研究所硕士学位论文

移控制下第一次循环峰值荷载F1的比值。各试件强度衰减指标Fi/F1与Δ/Δy的关系如图327所示。

(a)试件KKJ(b)试件WI1

试件WI2

图327试件强度衰减

由图可以看出:

a)随着位移循环级数及次数的增加,各试件强度衰减整体呈现先增大后减小

再增大的规律,且同一级位移幅值下的第三次循环要比第二次循环强度衰减程度减轻。

b)采用平板连接件连接的试件WI2强度衰减与纯框架KKJ几乎一致,只是在Δ/Δy等于6时试件WI2的强度衰减要大于纯框架KKJ,在框架位移幅值比较小的情况下,WI2试件填充墙在循环加载下载框架中来回滑动,没有对框架提供

刚度和提高框架承载力,故受力模式与纯框架比较类似,而当加载位移幅值较大

时,WI2试件中填充墙开始发挥作用,对框架有一定的强度提高,同时由于填充

墙角部砌块压坏之后对框架的影响降低了故强度衰减较纯框架更大一些。

c)与纯框架KKJ以及WI2试件相比,WI1试件强度衰减整体较都要大,且当达到峰值荷载之后强度衰减依然很大,由于WI1试件中鸭舌板连接件平面内刚度过大,墙体破坏比较严重,导致WI1试件达到峰值荷载之后强度衰减依然较大。

2)刚度退化

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第三章配BFG蒸压砂加气混凝土砌块 轻质砖填充墙框架抗震性能试验

结构或构件的刚度随着加载循环次数的增加以及加载位移的增大而不断减小的现象称为刚度退化。结构或构件在反复荷载作用下,刚度可以用割线刚度表示。

割线刚度K可以按公式(32)进行计算:

K

PiPiii

(32)

各个试件割线刚度退化曲线如图338所示。

图328各试件的刚度退化曲线

根据表35和图328可知,

a)随着位移的增加,各个试件的侧向割线刚度都在退化,且退化的速率逐渐

减小。

b)采用平板连接件直接连接的试件WI2侧向割线刚度介于采用鸭舌板连接件间接连接的试件WI1和纯框架之间,且试件WI2位移幅值在40mm前割线格栅与纯框架基本相当,当位移幅值超过40mm时,试件WI2的割线刚度减少速率变得更加缓慢,最后的格栅刚度基本跟WI1接近了,表明WI2前期填充墙基本

没有参与工作,侧向刚度都是由框架提供,当框架的位移幅值越来越大时,填充墙与框架靠在一起,对侧向刚度有所贡献了。

(7)耗能能力

地震作用下,建筑结构对地震释放的能量有一个吸收和耗散的过程,当结构发生较大变形进入弹塑性阶段之后,耗能能力的强弱是评判一个结构抗震性能优劣的重要指标之一。根据试件在低周反复荷载作用下的滞回曲线,其中每个滞回

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中国地震局工程力学研究所硕士学位论文

环的面积就是结构或构件在加载一个循环过程中的耗能值。试件在不同位移幅值

下进行3个循环的累积耗能E如图329所示。

图329各试件的累积耗能曲线

由图329可知,

1)在屈服之前,各试件的耗能较小,且与纯框架耗能能力相差不大,说明填

充墙在试件屈服之前对耗能能力的作用并不明显。

2)随着水平位移的增加,各试件的耗能能力明显增加,且采用鸭舌板连接件连接的WI1填充墙框架每级位移幅值下的耗能能力较纯框架有所提高,较纯框架累计耗能提高14%左右。采用平板连接件连接的WI2填充墙框架耗能能力基本与纯框架相当,表明WI2填充墙并未参与耗能贡献,与实际填充墙的保存完好也比

较相符。

3.4.2平面外受力性能试验结果与分析

平面外性能试验共加载了2个试件,包括采用鸭舌板连接件连接的WO1试件以及采用平板连接件连接的WO2试件,平面外加载装置如图330所示。通过对两个试件进行平面外气囊加载试验,主要研究两个问题:(1)研究配玄武岩纤维格栅填充墙的平面外承载能力以及抗倒塌能力;(2)研究本试验采用的两种柔

性连接方式平面外加载的受力情况,提出合理的计算模型,同时比较两种连接方式的优缺点。

本试验采用了气囊模拟均布荷载,通过对气囊进行充气并用反力架限制气囊体积的膨胀,增大其气压,以达到对填充墙施加均布荷载的目的。试验过程采用空压机进行充气,用压力变送器以及数显装置测量气囊气压,采用位移计以及应变仪测量墙体的位移大小。

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(a)背面

(b)正面(c)侧面

图330平面外试验加载装置

(1)试件破坏特征1)WO1试件

采用鸭舌板连接件连接的填充墙框架WO1试件平面外性能试验最终破坏现

象如图331所示。

图331WO1试件最终破坏现象

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对于采用鸭舌板连接件连接的填充墙框架WO1试件,当平面外荷载为3KPa时,竖向中间部位首先出现一条裂缝。荷载为3.4KPa时,墙体中部出现一条水平

裂缝,继续加载,填充墙各个部位相继出现裂缝布满整个填充墙。当荷载加载到

4.2KPa时,达到峰值荷载,此时压力表读数瞬间下降至2.6KPa,判定该填充墙已

经破坏,停止加载。

整个试验加载过程中,填充墙裂缝分布比较均匀,填充墙的破坏比较接近于双向板的破坏形式。说明鸭舌板对于平面外提供很大的约束作用,相当于固定支座。

2)平板连接件连接填充墙框架平面外试验试件

采用平板连接件连接的填充墙框架WO2试件平面外性能试验最终破坏现象

如图332所示。

图332WO2试件最终破坏现象

对于采用平板连接件连接的填充墙框架WO2试件,当平面外荷载为2.1KPa时,墙体中间部位首先出现一条水平贯通裂缝。荷载为2.6KPa时,达到峰值荷载,此时压力表读数迅速下降至0.4Pa,判定该填充墙已经破坏,暂时停止加载。