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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




为了研究配玄武岩纤维格栅填充墙的最终倒塌情况,继续对已经破坏的填充墙进行加载直到临近倒塌。最终发现,随着荷载的增加,除了破坏之前的水平贯通裂缝,竖向中部还出现新的裂缝,并伴随着纤维格栅受拉滋滋的声音,说明纤维格栅在填充墙最后的倒塌破坏起到关键性的作用,最终荷载无法增加,停止加载。最终纤维格栅仍然没有全部断裂,防止了填充墙平面外整体倒塌。

3)小结

通过对比WO1填充墙和WO2填充墙的破坏现象看出,采用鸭舌板连接件连接的填充墙框架WO1试件填充墙裂缝分布更加均匀;而采用平板连接件直接连接的填充墙框架WO2试件填充墙的裂缝集中,出现贯通裂缝之后荷载下降速

率非常快。说明采用鸭舌板连接件连接的填充墙框架受力更加合理,能充分利用

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了整个填充墙的材料性能。

(2)承载力

填充墙框架平面外性能试验结果如表37所示。

表37填充墙框架平面外性能试验结果

墙体开裂峰值状态极限状态

试件编号

荷载/KPa位移/mm荷载/KPa位移/mm荷载/KPa位移/mm

WO132.5334.211.5642.614.871

WO22.13.8942.613.950.417.23

通过表37可知,采用鸭舌板连接件连接的填充墙框架WO1试件的开裂荷载、峰值荷载、极限荷载均大于采用采用平板连接件连接的填充墙框架WO2试件相对应的值,且WO1试件的各个状态所对应的位移值均要小于WO2试件的值。

说明采用鸭舌板连接件连接的填充墙框架较采用平板直接连接的填充墙框架承载能力更大,且填充墙的位移更小,其平面外抗倒塌能力更强。

(3)平面外荷载位移曲线

各试件的平面外荷载位移曲线如下图333所示。

图333各试件的平面外荷载位移曲线

由图333可知,

1)采用鸭舌板连接件连接的填充墙框架WO1试件的破坏全过程承载力均大于采用平板连接件连接的填充墙框架WO2试件。表明采用鸭舌板连接件连接能

够提高填充墙平面外承载能力。

2)对于初始刚度而言,采用鸭舌板连接件连接的WO1试件初始刚度大于

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中国地震局工程力学研究所硕士学位论文

WO2试件初始刚度。说明采用鸭舌板连接件连接能够提高填充墙的初始平面外刚

度。

3)对于峰值后的下降段,WO2试件在达到峰值之后其承载力瞬间下降,下降速率远大于WO1试件,且位移增大很快。说明采用鸭舌板连接件连接可以提

高填充墙的延性,防止墙体发生突然倒塌破坏。

(4)墙体位移分布

1)WO1墙体位移分布

WO1试件填充墙在开裂状态、峰值状态、极限状态平面外位移大小如图334

所示。其中h表示沿墙体高度大小,b表示沿墙体宽度大小。

(a)左端竖向高度位移图(b)中部竖向高度位移图

(c)横向中部位移宽度图

图334WO1各阶段墙体位移分布图

由图434可见,

1)采用鸭舌板连接件连接的填充墙左端和右端位移以及上、下端位移值均较小,中部位移较大,中部竖向位移几乎为端部竖向位移的2倍左右,比较符合一

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边固定,三边简支的受力模式的位移分布。说明鸭舌板连接件对填充墙的变形起到很大限制作用,减少了墙体的平面外位移,延缓了墙体的开裂和破坏。

2)开裂前墙体的整体位移都很小,开裂之后到达峰值,墙体的位移增加很快,

当到达峰值之后位移很大,平面外荷载立即卸载,此时很小的平面外荷载,墙体会发生很大位移。

2)WO2试件墙体位移分布

WO2试件填充墙开裂状态、峰值状态、极限状态平面外位移大小如图335

所示。

(a)左端竖向高度位移图(b)中部竖向高度位移图

(c)横向中部位移宽度图

图335WO2各阶段墙体位移分布图

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通过图335可见

1)墙体上端和下端位移较小,左端和右端位移以及中部位移均很大,比较符

合一边固定,一边简支,两端自由的受力模型位移分布。

2)当平面外荷载达到峰值之后,墙体端部的位移增加幅度比中部小,说明此

时端部的纤维格栅起到了拉结作用,限制了墙体端部位移的发展。

3)对比WO1,我们发现墙体整体的位移都要大于WO2,WO2中部最大位

移接近20mm左右,WO1墙体中部最大位移接近15mm左右。

(5)格栅及鸭舌板连接件应变分析1)WO1格栅及鸭舌板连接件应变

a)WO1试件在开裂状态、峰值状态、极限状态鸭舌板连接件连接构件应变

值变化如图336所示。

(a)左端鸭舌板连接件各阶段高度应变图(b)右端鸭舌板连接件各阶段高度应变图

图336鸭舌板连接件沿高度方向应变图

由上图336可以看出。

从鸭舌板的应变值大小可以看出,在填充墙平面外荷载作用下,鸭舌板发生了较大的应变,且中间鸭舌板的应变值较大,上下两边的应变相对较小,与现实的破坏情况比较相似,中部墙体位移大,相对应鸭舌板连接件所承担的力更大,应变也较大。

b)WO1试件在开裂状态、峰值状态、极限状态各层纤维格栅应变值变化如

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图337所示。

(a)b=235mm竖向应变(b)b=1235mm竖向应变(c)b=2235mm竖向应变

(d)h=960mm横向格栅应变分布

图337WO1试件各阶段纤维格栅应变值变化图

由图337,可以看出,

1)各灰缝处布置的纤维格栅在整个平面外加载过程中都产生了应变,说明在

填充墙在平面外荷载作用下纤维格栅都参与了工作,对平面外填充墙的破坏起到了限制作用。

2)从纤维格栅应变的分布来看,中部位移比较大,相对应的纤维格栅应变值

也比较大,墙体上下两端位移较小,相对应的纤维格栅应变值也较小。

3)通过337d可以看出,中间h=960mm横向格栅应变分布,开裂时,同一

灰缝处纤维格栅不同测点应变相差很大,说明格栅与砂浆的粘结比较牢固。

4)左端b=235mm处与中间b=1235处格栅的应变值相当且大于右端b=2235处的格栅应变值,其原因可能是跟裂缝的分布有关,从图338中我们可以看出,h=960mm处左端到中部的位置灰缝出现了贯通裂缝,而右边没有出现贯通裂缝,

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此时左边格栅受力基本一致,故所测得的应变左端与中间也非常接近,与试验现象非常吻合。

图338WO1破坏现象

3.5本章小结

针对本文研究的配BFG蒸压砂加气混凝土砌块 轻质砖填充墙,本章设计了两种墙框架

柱连接方式,并分别对这两种方式进行了平面内和平面外受力性能试验,平面内主要分析了各填充墙框架试件破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、强度衰减、刚度退化以及累积耗能;平面外主要分析了各试件的破坏特征、平面外承载力与墙中心位移曲线、填充墙反应各个阶段鸭舌板与格栅的应变变化。研究主要得到了以下结论:

1)配BFG蒸压砂加气混凝土砌块 轻质砖填充墙能降低对框架承载力的影响,且玄武岩纤维格栅采用直接与柱连接的方式的WI2试件屈服、峰值荷载仅分别提高了7%、6%,对框架承载力影响很小,同时填充墙本身除了角部有少量压坏掉角之外,

其他部分没有任何破坏,墙体中部区域也没有出现裂缝,最终框架破坏填充墙依然完好。

2)相比于直接与柱连接的填充墙,采用鸭舌板连接件连接的填充墙对平面内

承载能力的影响更大,且填充墙的破坏更加严重,大量破坏发生在端部连接处。但采用鸭舌板连接件连接的填充墙平面外承载能力更大,相比于直接与柱连接的

填充墙开裂荷载、峰值荷载分别大43%、62%,且填充墙的破坏模式更加的合理,

裂缝分布较直接连接的填充墙更加广泛。

3)鸭舌板连接件在对填充墙的平面外承载力贡献很大,从破坏模式看,鸭舌

板连接端几乎可以等效为固支,平面外受力性能试验中鸭舌板最大的应变值接近

与3000个微应变。

4)采用鸭舌板连接件连接的填充墙,玄武岩纤维格栅提高了其平面外承载能