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1、密肋复合墙体框格单元结构刚度与承载力分析第38卷第1期2006年2月西安建筑科技大学(自然科学版)J.Xi'anUniv.ofArch.&Tech.(NaturalScienceEdition)Vo1.38No.1Feb.2006密肋复合墙体框格单元结构刚度与承载力分析喻磊,姚谦峰,岳亚锋(1.西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;2.西安欧亚学院建筑工程系,陕西西安710065)摘要:简要介绍了高性能混凝土密肋复合墙体框格结构1/2比例模型试验结果.试验表明随着外荷载的增加,填充砌体在某些部位与外围框格分离,形成砌体斜压杆.所有试件均出现角区压碎破坏且在R
2、C构件内部形成塑性铰.填充砌体可明显提高空RC框格结构的侧向刚度与极限承载能力.高宽比对砌体填充RC框格结构的侧向刚度与极限承载能力有很大影响.结合试验结果,对文献建议的多种侧向刚度与承载能力评估方法进行分析与探讨.提出了一种新型砌体填充RC框格结构极限承载能力计算方法.该方法适用于高宽比大于1的结构.计算结果与试验规律一致,吻合较好.关键词:高性能混凝土;破坏模式;侧向刚度I承载能力中图分类号:TU312文献标识码:A文章编号:1006—7930(2006)01—0023—07密肋壁板结构具有结构适应性强,轻质节能,绿色环保,施工速度快,经济效益明显等优点,是一种较理想的新型住
3、宅结构体系.作为密肋壁板结构中的主要构件,密肋复合墙体以截面及配筋较小的密布钢筋混凝土梁柱为框格,内嵌以利用各种工业废料制成的轻质,保温填充块材预制而成.砌体填充RC框格结构是密肋复合墙体中的一个基本单元[】.].近5O年来,许多学者对水平荷载作用下砌体填充框架(格)结构的性能进行了广泛而深入的试验与理论研究.然而,这些研究的对象均为高宽比<1,高厚比>7的结构模型.对于构成密肋复合墙体的基本框格单元,其受力机理从未试验研究过.许多学者提出的计算模型是否合适也有待于检验..本文选择大掺量粉煤灰高性能混凝土与免蒸养轻质珍珠岩砌块作为试验模型的主要材料,通过试验研究砌体填
4、充RC框格结构的受力机理.然后结合试验结果,计算分析文献建议的各种方法.1试验概况1.1试件设计与制作试验模型为复合墙体的基本单元,由单层单跨RC框格与填充砌体组成.试件制作流程为;预制砌块一绑扎钢筋骨架一放置砌块一钢筋骨架就位一支模板一浇筑混凝土.试验模型的缩尺比为1/2.试件混凝土掺入渭河电厂二级分选粉煤灰,水泥等代率45.前期材料性能试验结果表明:(1)大掺量粉煤灰混凝土比基准混凝土收缩值明显减少;(2)掺渭河电厂分选灰混凝土比基准混凝土抗渗性有所提高;(3)在粉煤灰掺量为45的条件下,可明显减小坍落度损失.试验模型的构造与材料基本性能列于表1与表2.考虑到单层单跨砌体填充
5、RC框格结构初始刚度,承载能力较小,设计时将两片框格单元并联为整体,左右两侧互为支座,且相同构造试件数量均为2个.试件模板配筋及试验方案如图1,2所示.试件开裂前采用荷载控制分级加载,开裂后采用位移控制分级加载.收稿目期:2005—05—08基金项目:国家十五科技攻关项目资助(2002BA806B05);陕西省重点试验室项目资助(o2Js28)作者简介喻磊(1975),男,陕西西安人.讲师,博士研究生,主要从事土木工程结构分析与研究24西安建筑科技大学(自然科学版)第38卷图1模板配筋图Fig.1Designoftestspecimens1.2主要试验结果试件的破坏状态如图3所示
6、.试验测试的侧向刚度,开裂荷载,开裂位移,极限荷载与极限位移列于表3.试件IFH一2,一3相对于IFH一1侧向刚度分别提高14.5,34.4.所有试件开裂时的相对层间变形均小于0.2%.试件IFH一2,一3相对于IFH一1开裂荷载分别提高9.1,21.89/5.所有试件达到极限荷载时,受压角区砌体被压碎.试件IFH一1在角区砌体发生受压破坏之前,后框格柱相对于基础梁发生较大的相对转角,在砌体与框格柱界面上肉眼可观察到二者的相互错动.试件IFH一2,一3相对于IFH一1极限荷载分别提高24.59/5,27.49/5.表明随着高宽比r(H)的减小,砌体填充RC框格结构的侧向刚度,开裂
7、荷载与极限承载能力显着提高.1.3破坏过程试件的荷载一位移曲线如图4所示.在较低的侧向荷载水平时,填充砌体与RC框格作为连续体抵抗外力.当侧向荷载引起的框格混凝土与砌体之间的界面应力超过这两种不同材料间的化学胶着强度时,填充砌体在某些部位与外围框格分离,形成砌体斜压杆.随后,荷载随着侧向位移线性增长.当侧向荷载达到峰值荷载的7O9/5—8O9/5左右时,前侧RC框格柱在轴向拉力,弯矩与剪力共同作用下开裂,刚度下降,试件内力重分布,框格内砌体瞬即开裂,承载力下降.继续施加侧向位移,
