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




砌体填充墙计算时应考虑荷载效应组合,包括自重及其他竖向荷载效应、风荷载作用效应、水平地震作用效应。风荷载作用效应和地震作用效应计算时,应考虑主体结构的楼层相对水平位移的效应,该楼层相对水平位移不包括支撑墙体的梁板转动而引起的刚性位移。

其中水平地震作用标准值可以根据《混凝土结构砌体填充墙技术规程》DB21/T17792010按底部剪力法进行计算,墙体取一个自由度,质心取在墙体中心的简化模型。其水平地震作用标准值按式41进行计算。

Fk121G

(41)

式中:Fk——墙体的水平地震作用标准值;

——功能系数,乙类建筑取1.4,丙类建筑取1.0;——构件类别系数,外墙取0.9,连接取1.0;

1——状态系数。一般情况下取1.0,顶端柔性连接时取1.5;

2——位置系数。建筑顶点取2.0,底部取0.45max/1,沿楼层高度线性分

布;当计算值小于1时,按1取值;

1——相应于主体结构在填充墙出平面方向的基本自振周期所对应的水平

地震影响系数值,按国家标准《建筑抗震设计规范》GB500112010中5.1.4、5.1.5

条款取值。

max——结构的水平地震影响系数最大值,按国家标准《建筑抗震设计规范》

GB500112010中5.1.4、5.1.5条款取值。

G——墙体自重代表值

当墙体悬挂重物时,可按悬挂物中心处或重力荷载作用点处的等效集中荷载

考虑其水平地震作用,地震作用的标准值按式计算,其中G的取值为悬挂物的重

力荷载代表值。

对于填充墙而言,填充墙重力荷载代表值主要包括清水墙、墙体粉刷、墙体

外挂设备的总重力荷载代表值。

本试验采用蒸压砂加气混凝土砌块 轻质砖密度为700kg/m3,参照普通做法,墙体粉刷双面粉刷,粉刷厚度为2cm,混合砂浆密度约为2000kg/m3,墙体外挂取值为100kg。试件模型为尺寸为2400mm*1500mm,墙厚为90mm。故各重力值计算如下:

清水墙:m1=2.4*1.5*0.09*700=226.8kg

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中国地震局工程力学研究所硕士学位论文

墙体粉刷:m2=2.4*1.5*0.02*20008*2=288kg外挂重量:m3=100kg

填充墙等效总重力荷载代表值G=(m1+m2+m3)*g=6.15kN

根据公式(41)计算不同设防烈度以及不同地震重现期下本次试件的水平地

震作用标准值,如表43所示。

表43考虑地震作用砌体填充墙水平地震作用

水平地震作用6度7度8度9度多遇地震0.2460.4920.984(1.476)1.968罕遇地震1.7223.0755.535(7.38)8.61

风荷载标准值按照《建筑结构荷载规范》GB500092012取较大值为0.8kN/m2,

故风荷载W=0.8*2.4*1.5=2.88kN。

根据《混凝土结构砌体填充墙技术规程》DB21/T17792010中规定当与地震组合时,风荷载组合值系数取0.2。计算填充墙等效总荷载如表44所示。

表44考虑风荷载与地震作用组合砌体填充墙水平地震作用

水平地震作用6度7度8度9度

多遇地震0.8221.0681.56(2.052)2.544罕遇地震2.2983.6516.111(7.956)9.186

本文平面外加载试验采用的气囊尺寸为2400mm*1200mm,并根据表35填充墙框架平面外性能试验结果计算各试件各阶段平面外受力荷载值如表45所示。

表45各试件平面外各阶段荷载值

墙体开裂峰值状态极限状态

试件编号

面荷载/KPa荷载/kN面荷载/KPa荷载/kN面荷载/KPa荷载/kN

WO138.644.212.0962.67.488

WO22.16.0482.67.4880.41.152

通过上表我们可以看到,采用鸭舌板连接件连接的WO1砌体填充墙墙体开裂荷载为8.64kN,介于罕遇地震作用下,设防烈度为8度9度的水平地震作用之间,且峰值荷载为12.096kN,大于罕遇地震,9度设防的水平地震作用9.186kN。

表明在各类地震作用下的该种连接的填充墙都能满足要求。

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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

相比于WO1试件,WO2试件平面外承载能力弱一些,开裂荷载为6.048kN相当于罕遇地震作用下,设防烈度为8度的水平地震作用。峰值为7.488kN相当于罕遇地震作用下8度(设计基本地震加速度为0.15g)的水平地震作用。采用这

种连接相对来说是比较危险,不能采用这种墙柱直接连接的方式。

综上所述,需将鸭舌板连接件平面内刚度降低,同时选用抗拉强度较高的纤维格栅,使鸭舌板连接件能够在平面内自由变形,且保证有足够的平面外刚度,可以实现平面内墙体不会破坏,同时平面外具有较高的承载能力。

4.4.3经济成本分析

对本次试验全过程材料、人工两大类费用分析,计算出配BFG蒸压加气混凝

土砌块填充墙的造价,并与传统的拉结钢筋造价进行对比分析。

1)配BFG填充墙造价简单估算

材料费:玄武岩纤维格栅、连接连接件、膨胀螺栓、夹固螺丝和螺帽人工费:格栅裁剪、膨胀螺栓钻孔和锚固、连接件与格栅连接

施工过程中纤维格栅需要裁剪、连接,螺栓需要钻孔和锚固;而传统植筋也需要调直加工,植筋也需要钻孔。本文认为人工费用两种情况相当,不做单独比

较,仅对材料费用进行估算比较。按照普通3000mm*3000mm*120mm填充墙计算,

其总价如下:

a)传统配筋填充墙造价

根据规范《混凝土结构加固设计规范》GB503672013以及通常采用的做法,

钢筋采用Φ6,植入深度120mm,钻孔孔径10mm。

钢筋费用=3.14*0.003^2*3*2*7.8*5000*7=47元

植筋胶={3.14*(0.01^20.006^2)/4*0.12}(单个孔使用胶体积)*2150(密度)*14(个

数)*160(单价)=28元

钢筋套筒=14*8=112元

总费用=47+28+112=187元b)配BFG填充墙造价

纤维格栅采用25mm*25mm,断裂强度80kN/m,膨胀螺栓采用M12*100,夹

固螺栓和螺帽采用M6*8。

材料费用:

纤维格栅费用=3(长)*0.12(宽)*7(个数)*20(单价)=50.4元连接连接件费用=14(个数)*8(单价)=112元膨胀螺栓费用=28(个数)*0.4(单价)=11.2元夹固螺栓和螺帽=56(个数)*0.04(单价)=2.24元总费用50.4+112+11.2+1.12=174.7元

综上所述,采用纤维格栅连接材料费用较传统钢筋连接材料费用更低,从经

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中国地震局工程力学研究所硕士学位论文

济成本上来讲,采用配玄武岩纤维格栅是更有优势。

4.5本章小结

本章针对第三章中平面外和平面内填充墙抗震性能试验数据进行了进一步的分析,主要分析了两种连接方式填充墙的破坏模式,并对比于传统的钢筋拉结方

式从优势性、承载能力以及经济成本对本文采用的这种配BFG蒸压加气混凝土砌

块填充墙可行性进行了分析,主要得到以下结论:

1)采用鸭舌板连接件连接的填充墙的破坏可以等效为上端简支,下端固支,两

端固支的填充墙破坏模式。这种连接的填充墙在平面外荷载作用下双向受弯,裂缝分布更加均匀,更能充分发挥填充墙材料的力学性能。

2)采用平板连接件与柱直接连接的破坏可以等效为上端简支,下端固支,两

端自由的填充墙破坏模式。这种连接的填充墙在平面外荷载的作用下单向受弯,裂缝主要集中在中部一条贯通裂缝,没有充分发挥出砌块本身的性能。

3)通过对配BFG蒸压砂加气混凝土砌块 轻质砖填充墙进行可行性分析,相比于传统的

钢筋拉结筋填充墙,灰缝更薄,符合薄灰缝要求,且施工更方便,更经济的优势。同时通过对其进行平面外承载能力的验算,采用鸭舌板连接的填充墙峰值荷载相

当于9度罕遇地震下的水平地震作用力,满足大震不倒的设防目标。

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第五章结论与展望

第五章结论与展望

5.1全文总结

本文针对配BFG蒸压砂加气混凝土砌块 轻质砖填充墙的抗震性能进行了试验研究。首

先考虑了纤维格栅类型、布置层数及纤维格栅表面涂覆环氧树脂处理等因素,进

行了玄武岩配BFG蒸压砂加气混凝土砌块 轻质砖砌体的基本力学性能试验,研究了该砌体

的抗压强度,并对于影响砌体抗压强度的各因素进行了分析。然后设计了两种墙

框架柱连接方式,进行了配BFG蒸压砂加气混凝土砌块 轻质砖填充墙框架平面内和平面外

抗震性能试验,平面内抗震性能试验对比分析了纯框架和两种连接方式填充墙框架试件的滞回曲线、骨架曲线、位移延性、强度衰减、刚度退化以及累积耗能,

平面外抗震性能试验对比分析了两种连接方式填充墙的破坏特征、平面外荷载位