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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




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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

图310试验加载装置

(3)平面内试验加载制度

参照《建筑抗震试验方法规程》JGJ10196规定,本试验水平荷载加载制度采用荷载位移混合控制加载制度,在试件屈服(主要根据柱根部和梁端纵向钢筋的

应变值判断)之前,采用力控制加载,荷载逐级增大,每级循环1次;试件屈服后,采用位移控制加载,按屈服位移倍数进行逐级加载,每级荷载循环3次,直至试件的水平荷载下降至峰值荷载的85%,停止加载。竖向荷载采用恒定加载模

拟框架竖向荷载作用如图311所示。

图311平面内试验加载制度

正式试验前,对于水平荷载先水平预加荷载并反复两次,荷载不超过墙体预估荷载的20%。预加载时观察试验测量位移、钢筋应变等数据采集是否正常,以及作动器数据保存是否正常,确保所有需要观测的数据采集正常。同时观察试件是否滑动、翘曲,并对锚固螺帽进行紧固,确保试件连接可靠。在预加确认无误后方可进行正式加载;对于竖向荷载先反复施加竖向荷载设计值的50%,持荷一会,

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中国地震局工程力学研究所硕士学位论文

观察轴向受力是否均匀,再加载至竖向荷载设计值,并在整个试验过程中保存竖向荷载不变。(3)测量内容

试验测量内容及仪器选用如下表32所示:

表32测量内容及仪器选用

测量内容仪器选用

框架滞回曲线MTS电液伺服加载系统

梁柱控制截面钢筋应变120Ω,2mm*3mm电阻应变片

梁端水平位移YHD200位移计1个,YHD100位移计

4个

墙体的变形YHD150位移计2个数据采集60通道动静态应变采集系统1个裂缝宽度观测裂缝宽度测量仪1台

应变片和位移计布置如图312所示,试验过程中采用3#、4#位移计分别对框

架梁中心高度处及柱一半高度处的水平位移进行测量,并在地梁水平和竖向分别

安装5#、6#位移计,用于监测地梁可能发生的水平滑动和竖向翘曲变形,1#、2#

位移计用于测量填充墙的剪切变形。在梁柱、柱端部可能产生塑性铰的区域的纵向筋布置应变片。所有的荷载、位移和应变信号通过控制器和数据采集仪自动采集。在试件开裂后,采用裂缝宽度测量仪对每级水平荷载达到峰值时框架及填充墙的最大裂缝宽度和荷载卸载至零时框架及填充墙的最大残余裂缝宽度进行测量,以了解试件的损伤情况。

图312应变片及位移计布置

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3.3.2平面外性能试验加载方案

(1)加载装置

本试验采用气囊加载,其中气囊选用运输行业中经常采用的气囊袋如图311

所示,主要指标见下表33。

表33气囊袋指标

名称尺寸工作气压极限气压使用缝隙宽度

气囊袋1180×240050Kpa80Kpa550mm

气囊采用空压机进行充气,连接压力变送器,通过压力显示装置可以读出气

囊内的气压值。如图313所示,黄色气管为空压机充气管;黑色气管为测量气囊

压力管,通过将黑色气管插入气囊中,与气囊联通,另一端接入压力变送器测量气囊内部气压,压力变送器接到专用数显装置实时可以显示出气囊压力值。

图313充气泵及压力测量装置

空压机的基本工作性能如表34所示。

表34空压机指标

名称风量最大气压工作电压

空压机110L/min0.7MPa220V

选用20mm厚混凝土模板胶合板作为反力板的主要材料,并在该胶合板后固定一型钢架支撑来增大其刚度和强度,钢架支撑采用Q235级50mm×80mm×5mm的方钢管、对拉螺杆采用直径16mm,长100cm的钢拉杆。

试验装置如图314所示,反力板与混凝土框架用钢拉杆进行连接,形成自平

衡反力系统。反力板底部安装滚轮,一方面起到支撑的作用,另一方面滚轮不限

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制反力板平面外运动因而不产生额外约束作用。

(a)正视图

(b)侧视图

图314平面外试验加载装置图

(2)反力架应力分析

通过abaqus建立反力架和木板模型如图315所示,由于四边都通过螺杆将反

力架设备与框架拉结,模型的边界条件简化为四边简支。结合参考文献及类似的

试验预估本次平面外极限破坏应力为25KPa,破坏荷载大约为90kN。我们对反力设备施加100kN的均布力得到方钢管架应力云图、木板的应力云图以及木板的位移云图如图316、图317、图318所示。结果表明,在100kN均布力作用下方钢管架最大应力为151MPa,小于其屈服强度,故方管反力架的强度满足要求;木板的最大应力为13.85MPa,小于《GBT176562008混凝土模板用胶合板》上规定的30Mpa强度值,最大位移为中心处,仅为7mm,对平面外气囊加载没有影响。因此平面外气囊加载装置钢架支撑采用Q235级50mm×70mm×5mm的方钢管以及2cm的胶合板的反力架是可行的。

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图315反力架abaqus模型图图316钢管反力架应力云图

图317木板应力云图图318木板位移云图

(3)加载制度

平面外加载采用气囊单向每级加载如图319所示,在加载各级荷载时持荷一

会,观察墙体裂缝开展情况,并记录破坏现象,开始下一级加载。采用气囊加载时,加载设备空压机尽量选择功率小的,防止加载过快,导致墙体破坏过快,无法清楚的观察到墙体的裂缝开展。

图319平面外加载制度

(4)测量方案

本试验主要目的是观察玄武岩纤维格栅的拉结性能及填充墙的平面外受力性

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能,因此在填充墙与纤维格栅拉结处布置应变片来测量平面外均布荷载作用下格

栅的受力特点,同时为了测量填充墙平面外的变形,布置8个位移计覆盖墙面。8个位移计中,顶部混凝土框架上的位移计4#的作用是测量框架结构在拉结作用下的平面外变形,其余位移计均测量填充墙的变形。布置简图如图320所示。

图320位移计、应变片布置简图

3.4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果3.4.1平面内受力性能试验结果与分析

平面内受力性能试验共进行了三个试件,分别为空框架试件KKJ、格栅与柱采用鸭舌板连接件间接连接的填充墙框架试件WI1以及格栅与柱采用平板连接件直接连接的填充墙框架试件WI2。试验主要研究两个问题:(1)配BFG蒸压砂加气混凝土砌块 轻质砖填充墙与框架的相互作用;(2)对比采用的两种连接方式的优缺点

以及破坏特征。

(1)试件破坏特征1)KKJ试件

空框架KKJ试件最终的破坏现象如图321所示。

图321KKJ试件最终破坏现象

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对于空框架试件KKJ,当水平荷载为30kN,位移为4mm左右,在梁端首先

产生裂缝,随后在柱根部产生裂缝,随着荷载不断增大,裂缝不断沿着远离梁、柱端部方向发展,并逐渐在梁、柱截面形成贯通裂缝。

在位移幅值为11.5mm时,柱底纵筋首先屈服,随后梁端纵筋以及柱根部其他

纵筋相继进入屈服阶段。

在位移幅值为69mm时,梁端底部混凝土压溃脱落,随后柱底部混凝土相继

压溃脱落。

当位移幅值达到80.5mm时,梁端和柱低大量混凝土剥落,此时荷载小于峰值

荷载的85%,结束加载。

2)WI1试件

采用鸭舌板连接件连接的填充墙框架WI1试件平面内性能试验最终破坏现象

如图322所示。

图322WI1试件最终破坏现象

对于WI1试件,当水平荷载为30kN,位移为2mm左右,在柱低首先产生裂缝,随后在梁端产生裂缝。荷载达到85kN,位移为8mm,墙体上部出现裂缝,纤维格栅伴随着滋滋的声音,此时鸭舌板最大应变达到2534,格栅最大应变值为308。在位移幅值为14mm时,柱底纵筋首先屈服,随后梁端纵筋以及柱根部其他

纵筋相继进入屈服阶段,墙体与柱连接处相继出现裂缝,鸭舌板连接处砌块局部压溃掉落。

在位移幅值为28mm时,梁端、柱底部混凝土压溃脱落,随后柱底部混凝土

相继压溃脱落,鸭舌板连接处砌块相继压溃脱落,鸭舌板变形较大,墙体端部与鸭舌板相连的砌块出现拉断破坏,纤维格栅裸露在外。