拆迁隔墙安置解决方案

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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




4.3.2平面外抗震性能试验各试件受力模型分析

本节主要针对本次试验两种不同连接方式下填充破坏模型进行分析,得到各

连接方式框架填充墙的破坏模式。

1)WO1试件破坏模式

WO1试件填充墙平面外破坏模式以及破坏模式示意图如图42所示。

(a)WO1试件最终破坏模式(b)WO1试件破坏模式示意图

图42WO1试件破坏模式

a)由图42b可见,WO2墙体的破坏模式与图41b较为相似,由于上端仅是

角钢固定仍然可以发生转动,通过图形可以发现中部开展的裂缝都在靠上端区域,因此可将上端连接等效为简支,下端连接等效为固支。

b)通过图42b可以看到,墙体的第一条裂缝为墙中部竖向裂缝,可以看出鸭

舌板对于墙体的约束还是非常强,在开裂之前墙体沿竖轴弯矩较沿横轴弯矩更大,使得第一条裂缝发生为竖向裂缝,故梁端鸭舌板连接可以等效为两端固支。

c)从整体的破坏模式来看,采用鸭舌板连接件连接使得框架受力更加的均匀,

受力更加合理,墙体裂缝开展更加全面,材料性能的发挥更加充分。

2)WO2试件破坏模式

WO1试件填充墙平面外破坏模式以及破坏模式示意图如图43所示。

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第四章配BFG蒸压砂加气混凝土砌块 轻质砖填充墙框架受力模型分析

(a)WO2试件最终破坏模式

(b)WO2试件开裂状态破坏示意图(c)WO2试件临近倒塌状态破坏示意图

图43WO2试件破坏模式

a)由图43b可见,WO2墙体的破坏模式与图41a较为相似,由于上端仅是

角钢固定仍然可以发生转动,通过图形可以发现中部开展的裂缝都在靠上端区域,因此可将上端连接等效为简支,下端连接等效为固定。

b)通过图43a可以看到,墙体的在临近倒塌之前都是只有水平一条贯通裂缝,没有其他的任何裂缝开展,当墙体位移很大,与柱连接的格栅绷直时,此时图43c

可见在墙体中部区域开展了几条竖向贯通裂缝,根据破坏模式,可以看出在格栅绷直之前与柱的连接可以等效为两端自由。

c)从整体的破坏模式来看,采用平板连接件直接连接的方式使得墙体发生很

严重脆性破坏,当水平连接格栅没有绷直的情况下,格栅相当于没有发挥作用,而当格栅发挥作用时,墙体的平面外位移已经很大了,破坏已经非常严重,在地震作用下这种连接方式十分危险。故不能采用这种直接的连接方式。

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中国地震局工程力学研究所硕士学位论文

综上所述,各试件破坏荷载与基本参数对照如表42所示。

表42试件破坏荷载与基本参数对照

试件编号砌体抗压强墙厚
高宽比开裂面荷载峰值面荷载极限面荷载

/KPa/KPa/KPa

WO13.0990160.62538.644.2

WO23.0990160.6252.16.0482.6

4.4配BFG蒸压砂加气混凝土砌块 轻质砖填充墙可行性分析4.4.1优势性分析

蒸压砂加气混凝土砌块 轻质砖轻质,强度也比较高,且利用工业废料制作而成,符合可持续发展战略。而随着对建筑节能要求越来越高,灰缝产生的热桥作用对加气

混凝土砌体能量的消耗也需越来越重视。采用传统的配两根Φ6钢筋墙与框架柱的

连接方式,直接放入灰缝中显然不能满足薄灰缝的要求(薄灰缝的灰缝厚度小于

5mm),对于加气混凝土砌块填充墙而言规定做法一般是采用割槽的方式将钢筋

放入砌块中,这种做法有两大主要不足:第一,而对于大量的填充墙施工而言,采用这种方法显然会增加施工工序,增加人工成本,而且如果施工不好有可能对砌块造成损害,影响施工质量;第二,拉结钢筋大部分采用植筋的方式,施工比较麻烦,而且现场施工对于植筋往往没有重视,有的可能仅仅是在表面涂抹了一层胶,无法保证植筋质量,当真正地震来临时,拉结筋有可能直接拔出,严重影响填充墙的平面外承载能力,有可能发生较为严重倒塌破坏。本文采用的纤维格栅相比于传统的构造主要有以下优势:

1)厚度较薄,厚度在1mm左右如图44所示,能满足薄灰缝的要求;2)加工方便,纤维格栅裁剪方便,采用普通的剪刀就可以将其随意裁剪,而

且比较柔,容易拉直放平;

3)材料较轻,方便携带,比较容易运输和施工。

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度/MPa/mm高厚比

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第四章配BFG蒸压砂加气混凝土砌块 轻质砖填充墙框架受力模型分析

图44纤维格栅厚度(1mm)

4.4.2承载能力分析

通过分析第三章的配BFG蒸压砂加气混凝土砌块 轻质砖填充墙的抗震性能试验以及对

比分析文献[4748]采用传统拉结钢筋的填充墙抗震性能试验破坏现象以及试验结

果。可以得出以下两点结论:

1)针对填充墙平面内破坏

目前采用柔性连接方式在平面内并非没有任何刚度,只是相比刚性连接填充

墙所提供的刚度会小很多。GB500032011《砌体结构设计规范》中对于填充墙与

柱连接有两种连接方式:一是墙柱采用不脱开连接,采用拉结筋的方式进行连接;

另一种是采用脱开连接,并且需要在填充墙端部设置构造柱,当高度超过4m时还

需要在水平方向设置水平系梁。第一种连接方式存在前面优势性分析中提到的钢筋连接的问题,对于第二种连接会增加施工的复杂程度,增加成本而且构造柱和水平系梁施工不好浇筑。

如何能够找到一种既能够在平面内可以自由的变形而且在平面外又能提供比较大的刚度,通过查阅大量文献和资料我们选取一种抗拉强度比较高,而且还比

较柔的材料,也就是本文中采用玄武岩纤维格栅材料。采用了两种连接方式:(1)直接与柱连接,如图45a,纤维格栅在平面内可以自由的合拢和展开,只要合理

的设置柱与墙体之间的竖向灰缝,在平面内是能够保证墙体不会对框架承载力产

生影响。(2)纤维格栅先用连接件的一端连接,然后连接件另一端再与柱进行连接,如图45b,对于这种连接而言主要是要保证连接连接件在平面内的刚度足够

小,能够自由的受压和受拉变形,不会对砌块和纤维格栅造成损害,在保证平面内刚度足够小的同时也得保证平面外的刚度足够大,以抵抗平面外荷载。

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中国地震局工程力学研究所硕士学位论文

a平板连接件直接连接b鸭舌板连接件间接连接

图45墙柱连接

通过对第三章的试验现象和数据分析,我们得到。

a)对于采用鸭舌板连接的WI1试件

从破坏现象来看,墙体确实破坏比较严重,大部分破坏也是在端部连接处砌

块和格栅被拉断。

从受力分析可得,分析发现墙体受压破坏在层间位移角为1/20时才发生了墙体本身的受压斜向裂缝,此时框架已经破坏了,且对框架承载的力的提高在30%

左右,相比传统拉结筋连接方式(文献[48]中传统的拉结钢筋连接框架承载力提高

53%67%、74%91%、65%87%)很低。

对于墙端砌块和格栅的拉断破坏,通过分析得出两个主要的原因:(1)选用

的纤维格栅本身的抗拉强度较低,当鸭舌板发生压缩变形时,无法将其拉伸变形,

砌块和格栅被鸭舌板拉断;(2)设计鸭舌板的平面内刚度太大,导致鸭舌板需要

很大力才能将其拉伸变形,在框架水平循环往复作用下,鸭舌板被压缩却不能拉伸,那么最终导致了端部砌块和格栅被破坏。整个加载过程中,在框架层间位移角较小时,墙体除了端部由于纤维格栅抗拉强度不足导致的砌块拉断破坏,墙体中间区域保持完好,几乎没有开展裂缝,说明纤维格栅一定程度上还是延缓了裂缝的开展。

b)对于采用直接与柱连接的WI2试件。

从破坏现象来看,框架最终破坏,墙体依然保持完好,除了角部发生25cm

的砌块剥落,整体没有出现任何裂缝;

从受力角度分析,采用直接与柱连接的WI2试件骨架曲线较纯框架比较相同,屈服荷载提高了7%,峰值荷载提高了6%,由于框架本身的施工的差异性,几乎

可以认为填充墙对框架承载力没有影响。

2)针对填充墙平面外破坏

参考《混凝土结构砌体填充墙技术规程》DB21/T17792010中填充墙结构设计以及《建筑结构荷载规范》GB500092012,根据本试验所测得配BFG蒸压加气

混凝土砌块填充墙的平面外承载力,计算各阶段破坏荷载所对应于水平地震作用。

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第四章配BFG蒸压砂加气混凝土砌块 轻质砖填充墙框架受力模型分析