網(wǎng)格框架墻體抗震性能試驗(yàn)研究

1、網(wǎng)格框架墻體抗震性能試驗(yàn)研究摘要：網(wǎng)格框架墻結(jié)構(gòu)是山外部框架和內(nèi)部肋梁、肋柱及填充材料構(gòu)成的網(wǎng) 格單元組成的新型節(jié)能、抗震結(jié)構(gòu)體系，適應(yīng)了當(dāng)前建筑節(jié)能與建筑抗震 的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)提高房屋建筑的經(jīng)濟(jì)性、安全性有重要意義。本文在其他 學(xué)者研究成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了現(xiàn)澆石膏鋼筋混凝土網(wǎng)格框架墻體抗震性 能的研究，完成了不同高寬比網(wǎng)格框架墻體在水平低周反復(fù)荷載作用下的 抗震性能試驗(yàn)，總結(jié)了空網(wǎng)格框架墻和石膏填充網(wǎng)格框架墻的受力特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：網(wǎng)格框架墻體，抗震性能，試驗(yàn)研究，高寬比中圖分類號(hào)：tu591文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a4.、八1刖s鋼筋混凝土網(wǎng)格框架墻結(jié)構(gòu)作為一種新型結(jié)構(gòu)體系，其構(gòu)造復(fù)雜、材 料多樣，導(dǎo)致受力

2、特點(diǎn)和抗震性能不同于傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)。 本文采用水平低周反復(fù)加載的方法，對(duì)網(wǎng)格框架墻體的抗震性能進(jìn)行研 究，設(shè)計(jì)了兩種高寬比分別為06和0. 8的空網(wǎng)格網(wǎng)格框架墻，用以対比 分析高寬比對(duì)網(wǎng)格框架墻抗震性能的影響。2網(wǎng)格框架墻試件設(shè)計(jì)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?，本次試?yàn)共設(shè)計(jì)5片不同高寬比、不同網(wǎng)格形式的現(xiàn) 澆石膏鋼筋混凝土網(wǎng)格框架墻。選取某12層職工住宅樓的底層墻休為試驗(yàn)設(shè)計(jì)原型，采用1/2縮尺模型。試驗(yàn)設(shè)計(jì)高寬比分別為0. 8和0. 6的空網(wǎng)格框架墻，用以對(duì)比分析不同高寬比對(duì)結(jié)構(gòu)工作性能的影響，分析石膏填充対網(wǎng)格框架墻的影響。試件編號(hào)及特點(diǎn)見表2. io表2.1網(wǎng)格框架墻試件設(shè)計(jì)3網(wǎng)格框架墻抗震

3、性能試驗(yàn)研究3.1滯冋曲線和骨架曲線滯回曲線也稱恢復(fù)力曲線，是在低周反復(fù)荷載作用下，試件的荷載一 變形關(guān)系曲線。在低周反復(fù)荷載試驗(yàn)中，應(yīng)取荷載一位移曲線各級(jí)第一 循環(huán)的峰點(diǎn)連接起來(lái)的包絡(luò)線作為骨架曲線。骨架曲線在研究非線性地震 反應(yīng)時(shí)，能夠反映模型受力和變形的關(guān)系，集中表現(xiàn)了試驗(yàn)構(gòu)件在開裂點(diǎn)、 屈服點(diǎn)、極限荷載點(diǎn)和極限位移點(diǎn)的性質(zhì)，能比較明確的反映結(jié)構(gòu)抗裂度、 強(qiáng)度和延性特征。結(jié)合試件的破壞過(guò)程可知：(1)加載初期，滯回曲線基本呈直線，滯回環(huán)面積很小，墻體位較 小，剛度退化和殘余變形不明顯，試件處于彈性階段。(2)隨著荷載的繼續(xù)增加,墻體位移繼續(xù)增加,但試件swgq-1與swgq-2 由于填充

4、石膏的作用位移增幅較小。(3) 屈服后，滯回環(huán)呈梭形，包圍的面積明顯增大，此時(shí)墻體位移 明顯增大，承載力繼續(xù)增大。(4) 隨著荷載達(dá)到最大承載力，滯冋曲線中部呈一條狀，滯回曲線逐漸呈反s形，殘余變形量較人，滯回曲線加載段后期斜率逐漸減小，剛 度退化顯著，此時(shí)骨架曲線較為平緩，隨著位移的增加，承載力不再上升, 并且開始逐漸下降。3. 2材料應(yīng)變1 鋼筋應(yīng)變鋼筋應(yīng)變是分析鋼筋在水平低周反復(fù)荷載作用下受力過(guò)程的主要依 據(jù)，也是分析網(wǎng)格框架墻破壞過(guò)程和破壞形態(tài)的重要參考。肋梁端部的受力縱筋，在加載過(guò)程中，正向加載與反向加載鋼筋應(yīng)變 不對(duì)稱，反向加載鋼筋應(yīng)變較大，對(duì)抗剪承載力貢獻(xiàn)較大，在加載至試件 屈服

5、時(shí)，肋梁鋼筋開始屈服?？蛑亢鸵粚永吡憾瞬康目v筋，在加載初 期應(yīng)變較小，隨著荷載加大，正向加載時(shí)，山于受拉明顯，鋼筋應(yīng)變迅速 增大，在加載后期，由于根部開裂，鋼筋應(yīng)變表現(xiàn)為在反復(fù)荷載作用下均 受拉，即全截面受拉。2. 混凝土應(yīng)變肋柱承受拉壓力，應(yīng)變曲線與試件滯回曲線相似，殘余應(yīng)變較小，在 受力過(guò)程中處于彈性狀態(tài)，損傷小，這與試驗(yàn)過(guò)程中觀察中肋柱裂縫很少, 并主要出現(xiàn)在加載至最大承載力之后相符合?？蚣苤撞炕炷翍?yīng)變隨著 荷載的增加而增大，在加載初期的反復(fù)荷載作用下，表現(xiàn)為正向受壓反向 受拉，隨著荷載的增加，試件整體剛度下降，正向加載混凝上應(yīng)變迅速增 大，反向加載時(shí)混凝土應(yīng)變不再變化，這是由于

6、反向加載時(shí)，局部裂縫迅 速開展導(dǎo)致混凝土應(yīng)變不再均勻變化。3. 3破壞特征網(wǎng)格框架墻體破壞特點(diǎn)：空網(wǎng)榕框架墻體在水平低周反復(fù)荷載作用 下，其受力過(guò)程一般經(jīng)歷三個(gè)階段：彈性階段、彈塑性階段和破壞階段。彈性階段：肋梁肋柱與框架結(jié)構(gòu)協(xié)同工作共同受力，在加載過(guò)程中肋 梁裂縫首先開展，當(dāng)肋梁裂縫發(fā)展到一定程度后，剛度下降變形增加，框 柱開始出現(xiàn)裂縫。彈塑性階段：肋梁裂縫逐漸增大，肋梁鋼筋首先屈服，在肋梁端部形 成塑性餃，耗散了部分能量，這對(duì)抗農(nóng)是十分有利的。墻體內(nèi)力隨著肋梁 鋼筋的屈服，重新進(jìn)行分布，此時(shí)水平荷載主要由框架來(lái)承擔(dān)，塑性變形 顯著，剛度退化明顯。破壞階段：隨著荷載的繼續(xù)增人，框柱裂縫不斷開

7、展，框柱頂部開始 出現(xiàn)斜向裂縫，框柱根部裂縫開展迅速，并且柱底混凝土有壓碎現(xiàn)象。此 時(shí)雖然達(dá)到極限狀態(tài)，但仍可承擔(dān)全部的豎向荷載，有很好的抗倒塌能力。4網(wǎng)格框架墻體抗震性能分析本章以水平低周反復(fù)加載試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從承載力、變形和延性、 剛度退化、耗能這兒個(gè)方面，對(duì)比分析了不同高寬比下網(wǎng)格框架墻的基本 抗震性能，探討了洞口和填充石膏對(duì)墻體抗震性能的影響。文中給出了網(wǎng)格框架墻各特征荷載點(diǎn)的水平荷載及水平位移，通過(guò)對(duì) 比分析可知：墻體承載力同時(shí)受高寬比、洞口和填充石膏的影響，高寬比 越小墻體承載力越高，高寬比0. 6的墻體比高寬比為0. 8的墻體承載力提 高10%,洞口對(duì)網(wǎng)格框架墻承載力有顯著削弱

8、作用，并且對(duì)空網(wǎng)格墻削弱 更明顯。通過(guò)對(duì)網(wǎng)格框架墻延性系數(shù)的計(jì)算和比較得到：網(wǎng)格框架墻的延性系數(shù)均大于4,可見該結(jié)構(gòu)具有良好的延性；高寬比人的墻體延性較差，有 石膏填充的墻體與空網(wǎng)格墻體相比延性也得到提高。通過(guò)試件不同高度在 同一時(shí)刻的水平位移，得到了試件整體變形曲線。計(jì)算了各試件不同階段滯回環(huán)的面積和等效粘滯阻尼系數(shù)以及各自 的累積滯回耗能量，比較分析了不同高寬比、不同結(jié)構(gòu)形式的墻體的耗能 能力，探討了影響試件累積滯回耗能量的因素。通過(guò)分析可知石膏填充墻 體耗能量大、耗能能力強(qiáng)，對(duì)抗震十分有利。5結(jié)論通過(guò)試驗(yàn)，研究不同墻體的裂縫開展規(guī)律，破壞特征，滯冋曲線，骨 架曲線和材料應(yīng)變，并對(duì)網(wǎng)格框架

9、錢的承載力，延性、變形能力、剛度退 化規(guī)律和耗能能力進(jìn)行對(duì)比分析，得到以下一些有益的結(jié)論：1. 空網(wǎng)格網(wǎng)格框架墻裂縫開展規(guī)律是：首先肋梁端部出現(xiàn)豎向裂縫, 隨著荷載的增加肋梁裂縫不斷增多，而后框柱出現(xiàn)裂縫，屈服前肋梁裂縫 主要出現(xiàn)在梁端并沿豎向發(fā)展，框柱裂縫主要出現(xiàn)在框柱頂部和底部，隨 著肋梁鋼筋屈服，試件進(jìn)入屈服，肋梁裂縫迅速發(fā)展至貫通，框柱裂縫加 寬并且在框柱中部出現(xiàn)裂縫；達(dá)到最大承載力后，肋梁端部形成塑性較， 框柱頂部出現(xiàn)斜向裂縫，內(nèi)側(cè)頂角部有混凝土壓碎跡象，隨著加載循環(huán)， 肋柱與肋梁節(jié)點(diǎn)處由上至下出現(xiàn)水平裂縫，同時(shí)肋柱頂混凝土有壓碎跡 象。2. 網(wǎng)格框架墻水平承載力同時(shí)受高寬比、洞口和填充石膏的影響： 高寬比越小，則墻體承載力有所提高，洞口對(duì)網(wǎng)格框架墻承載力有顯著削 弱作用，并口對(duì)空網(wǎng)格網(wǎng)格墻削弱更明顯。石膏與網(wǎng)格相互約束協(xié)同工作, 顯著提高了網(wǎng)格框架墻承載jj,由試驗(yàn)可知最人承載力平均提高至原來(lái)的 約2-3倍。3網(wǎng)格框架墻延性和變形分析可知：網(wǎng)格框架墻的延性系數(shù)均大于4, 可見該結(jié)構(gòu)具冇良好的延性；高寬比大的墻體延性系數(shù)小，帶冇洞口的墻 體變形能力強(qiáng)，有石膏填充的墻體與空網(wǎng)格墻體相比延性也得到提高。參考文獻(xiàn)：慕蘇慶.保溫砌?，F(xiàn)澆混凝土網(wǎng)格剪力墻建筑試點(diǎn)工程的施工j建 設(shè)科技.杜軼男，張微敬等.單層建筑大砌模網(wǎng)格墻抗震性能試驗(yàn)研究j世 界地震工程,2010.6 ,