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




并采用了杆系层间模型对无门洞框架结构进行了弹塑性地震作用反应分析。结果

表明试验结果与理论吻合程度较好,框架填充墙结构初始刚度和承载力显著大于纯框架结构,填充墙框架主要破坏集中在墙体的四个角部和柱的两个端部。

夏敬谦[34]通过对填充墙结构进行地震振动台试验,并进行了弹塑性动力反应

分析,研究了框架填充墙结构的动力反应特征,并提出了框架填充墙结构层间刚度和抗侧向力的简化计算方法。结果表明,填充墙开裂之前,地震作用主要由填充墙承担,开裂之后填充墙退出工作,主要靠框架承担地震力。

从上个世纪50年代到80年,国内外大部分的研究都是针对于墙体与框架相

互作用的研究,主要集中在研究框架填充墙的整体刚度以及抗侧向承载力的研究,提出了大量的简化模型和简化方法。

从21世纪开始,国内开始研究填充墙和框架不同连接方式以及墙体本身不同构造方式对框架填充墙承载力的影响,2002年陈海燕[35]针对不同的连接方式和不

同厚度的蒸压砂加气混凝土砌块 轻质砖填充墙进行了平面内抗震性能试验,结果表明,柔

性连接较优于刚性连接,小震作用下,100厚填充墙刚性连接不能满足多遇地震下

层间位移角的限值要求,应当采用柔性连接方式。

2011年黄兰兰等人[36]进行了4个足尺抗震性能试验,分别研究了未开洞充墙和开洞填充墙自身抗震性能,同时在填充墙和框架之间加入2mm的挤塑板,以研

究挤塑板柔性连接对减小墙体对主框架承载力以及刚度影响的作用。结果表明,开洞框架初始刚度较未开洞更大,无论是未开洞还是开洞的填充墙变形能力均不

能满足框架抗震要求;加入挤塑板之后墙体对框架初始刚度影响降低了50%左右,

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中国地震局工程力学研究所硕士学位论文

同时墙体变形能力基本满足框架抗震要求。

2014年薛建阳等人[37]进行了再生混凝土空心砌块填充墙型钢再生混凝土框

架的抗震性能试验,研究了轴压比、墙体砌块强度以及墙体拉筋间距对填充墙框架结构抗震性能的影响,结果表明,填充墙砌块强度降低,初始刚度较小,结构承载力下降,位移延性系数较大,且刚度退化速率低;增加轴压比结构,增加了结构的承载力,位移延性较低;减小拉筋间距,结构破坏层间位移角增大,延性增加。

2014年蒋欢军等人[38]通过对不同连接方式以及填充墙不同的构造方式进行了7个足尺框架填充墙低周往复荷载作用抗震性能试验,结构表明,柔性连填充墙框

架的抗震性能介于刚性连接填充墙框架和纯框架之间;对于柔性连接的填充墙框架,墙体不同的构造措施对框架结构的抗震性能影响不大。通过文献中对试验现象的描述,即便采用柔性连接,平面内对于墙体的破坏仍然是非常严重,当遭受平面外荷载时,有可能会产生严重的出平面破坏甚至倒塌。

2015年李建辉等人[39]进行了10个足尺的蒸压砂加气混凝土砌块 轻质砖填充墙框架抗

震性能试验,研究了墙体与框架的刚性连接、柔性连接、完全脱开三种不同的连接方式以及墙体本身的连接构造对框架整体抗震性能的影响。结果表明,相比于纯框架,蒸压加气混凝砌块填充墙框架水平承载能力显著提高,屈服、峰值、极限荷载都有不同程度的提高;采用柔性连接和完全脱开时,填充墙框架的承载能力较低于刚性连接填充墙框架的承载能力。

综上所述,对于填充墙平面内抗震性能的研究,早期国内外大量学者主要是研究填充墙的等效受力模型,且提出了很多填充墙等效撑杆模型,常用的有单撑杆、三撑杆模型,同时也提出了撑杆的有效宽度计算方法。近些年,国内有学者开始研究填充墙与框架的连接方式对于框架水平承载能力的影响,且结果都表明采用柔性填充方式能够有效的降低填充墙对框架刚度和承载力的影响,介于纯框架和刚性连接之间。

1.3.3填充墙框架平面外抗震性能研究现状

对于填充墙平面外受力性能,国外进行了大量研究,并取得了一系列研究成果;而国内研究甚少,但历次地震灾害表明,很多填充墙都发生了平面外倒塌破坏,墙体倒塌不仅直接造成人员伤亡,还会阻碍逃生与救援通道,造成严重的人员伤亡和经济损失。

1956年McDowell等[61]人首次提出了墙体面外受力拱承载机制,将刚性连接

的无筋砌体墙体假定为一个竖向受弯条带,提出了墙体平面外受力的撑杆机制。通过研究表明,边界受到约束的无筋砌体墙能够承受较弹性或弹塑性弯曲理论分析结果大的平面外侧向作用,控制填充墙平面外承载力的关键因素往往不是砌体抗拉强度,而是砌体的抗压强度,同时墙体的面外承载力还与墙体的高厚比有关。

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第一章绪论

1989年Dawe等[62]进行了大量的混凝土砌块填充墙框架的平面外气囊加载试

验,考虑了墙框边界条件,水平配筋、墙厚、墙体开洞等因素的影响。试验结果表明,填充墙在平面外均布荷载的作用下,墙体破坏大致分为四个阶段:线弹性阶段、初始开裂、极限荷载、下降破坏。提出了考虑拱承载机制的双向受弯的计算公式计算填充墙的面外承载力。

19911993年期间,Angel等[63]考虑不同因素的影响,进行了大量的填充墙平面内、平面外以及平面内平面外相互作用试验,1994年通过试验研究了平面内往

复荷载作用造成墙体开裂对平面外承载力的影响,并提出了估计已经开裂填充墙平面外承载力的方法,考虑了平面内不同受力程度与约束框架刚度对平面外承载力影响,结果发现对于高厚比较大的试件,平面内的损坏对平面外的承载能力降

低高达50%。

2000年,德国学者DafnisA[64]等人对不同上下端部边界约束条件的砌体墙体

进行了平面外振动台测试,试验指出,填充墙结构形成有效的连接,能使填充墙产生拱效应,从而提高填充的面外承载力,但由于砂浆的收缩的影响,填充墙和框架梁很容易产生初始缝隙,使得填充墙在水平地震作用下很容易发生破坏甚至

倒塌,结果表明,在没有约束的填充墙面外作用下,墙体变形比连接可靠时增大6

倍左右,说明当填充墙与框架梁脱开时,拱效应会大大减弱。

AbramsDP[65]等人进行了大量平面内开裂荷载作用下平面外的承载力试验,结

果表明,对于已经开裂填充墙的高厚比和砌体抗压强度对填充墙平面外承载能力

影响很大,高厚比为17的填充墙是高厚比34填充的5倍之多。

我国汶川地震大量填充墙发生出平面外倒塌破坏,引起了国内学者的高度重

视,2010年程云[40]考虑不同连接方式,进行了大量的振动台试验,试验结果表明

采用脱开并用钢筋拉结的柔性连接方式平面外承载能力最高,采用与梁、柱完全脱开的连接方式抗震性能最低,并提出了基于全截面屈曲理论的拉筋承载力验算公式和填充墙地震作用计算方法。

2011年武守相[41]对加气混凝土砌块框架填充进行了平面外静力加载试验,研

究了平面外受力时填充的破坏形态和破坏过程。结果表明,填充墙平面外破坏与四边约束的强弱有关。该试验研究得出了墙体开裂后影响平面外承载能力的决定因素是高厚比。

2015年许明玉[42]考虑填充墙拉结筋设置方式、与框架梁固定角钢尺寸以及布

置间距等因素对框架填充墙进行了平面外拟静力试验,结果表明,采用填充墙与框架梁斜砌顶紧的连接,填充墙由于框架的变形而产生竖向力,进而产生竖向裂缝,使得填充墙更容易发生倒塌;采用填充墙与框架留有一定间隙的柔性连接方式可以减小地震时框架对填充墙的影响,顶端用角钢固定可以限制墙体的平面外倒塌破坏。

综上所述,当填充墙采用与框架脱开并设置拉结的柔性连接方式时,其平面

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中国地震局工程力学研究所硕士学位论文

外承载能力更高,且高厚比是影响平面外承载力的重要因素。

1.3.4填充墙抗震性能试验研究文献综述

对于填充墙与框架刚性连接,国外学者进行了平面内、平面外以及平面内平

面外组合作用的研究,提出与墙体抗压强度、高厚比、高宽比等因素有关的拱承

载机制,同时平面内平面外组合作用时,平面内对填充墙的破坏会降低平面外的

承载能力。而国内学者主要针对了填充墙柔性连接进行了平面外倒塌破坏,得出了柔性连接时平面外破坏的模式以及提出相应承载能力计算公式,同时进行了框架填充墙设计的规程地方规程编写,在框架地震作用影响的基础上给出了填充墙本身的地震作用影响系数计算公式,弥补了规范未做框架填充墙设计的空白。而对于柔性连接框架填充墙平面内破坏对平面外影响并未进行较多的研究,实际上,从上节平面内研究现状中,发现传统的拉结筋连接方式在平面内作用下,填充墙仍然会发生较大的破坏。故今后框架填充墙还需进一步对于柔性连接方式平面内破坏对平面外承载力的影响进行深入的研究,或者跳出采用钢筋拉结的思维,采用其他的材料连接,以保证平面内框架的作用对填充墙并不会产生破坏,那么平面内作用对于平面外承载力而言影响就会减小很多,甚至没有影响。这样则只需考虑平面外的作用,而不用考虑复杂的平面内外相互作用。