摘要:为了研究带节能砌体填充墙的RC框架抗震性能,本试验设计了两个两层单跨的RC框架结构模型,分别为带填充墙的RC框架和不带填充墙的空框架,并对其进行了拟静力试验.对带填充墙的RC框架的裂缝开展进行了描述,研究了试件的滞回特性、骨架曲线、刚度退化和强度退化,并和空框架进行了对比分析.分析结果表明:填充墙能够提高框架的承载能力和抗侧刚度,但是相应地降低了框架结构的延性;填充墙的存在使得框架结构的强度和刚度退化加快,然而,带填充墙框架的极限刚度仍然较大,表现出较强的抗倒塌能力.
关键词:框架;节能;砌体;填充墙;拟静力试验;抗震性能
中图分类号:TU375.4文献标识码:A
填充墙作为框架结构中的非结构构件,设计中并未充分考虑其对框架结构的影响,然而,其对框架结构抗震性能的影响却不容忽略[1-4].国内外研究者在这方面做了重要的工作[3,5-7],其中土耳其的Marjani等人使用低周反复荷载对6个两层单跨带填充墙的框架进行了试验和有限元模拟研究.研究表明:填充墙能够极大地提高框架的强度和刚度.黄群贤等人对4榀单层单跨填充墙RC平面框架试件进行抗震性能试验,试验表明:不同砌块填充墙对框架结构具有明显的刚度效应.研究者主要针对平面框架进行研究,对带填充墙的三维立体框架(以下简称立体框架)研究较少,而立体框架充分反应了平面框架之间的受力协调能力,其受力机制能够更好地代表整体结构的特性,因此对立体框架的进一步研究很有必要.墙体节能在建筑节能中占有重要的地位,因此节能砌块被选为本文的墙体材料.本文对带节能砌体填充墙(以下简称填充墙)的框架结构与空框架进行对比试验研究,从而得到节能砌体填充墙对框架结构的滞回特性、承载力、抗侧刚度以及强度的影响规律,并从受力机制方面揭示了节能砌块填充墙与框架的共同工作原理.
1试验概况
1.1试件设计与制作
试件设计参考《抗震设计规范》(GB500112010)[8]的要求,共设计了2个单跨立体框架,其中一个为不带填充墙的空框架,另一个为带填充墙的RC框架,编号分别为CF1和CF2.试件CF2研究带填充墙框架结构的抗震性能,试件CF1用作对比.
试件根据相似理论按照1∶4比例缩尺设计而成.两试件的框架部分几何尺寸及配筋完全相同,柱截面尺寸为150mm×150mm,梁为70mm×100mm,基础采用0.4m厚的底板,板平面尺寸为2.0m×2.0m,砌体与框架柱之间每隔600mm配置了2A6的拉筋,框架几何尺寸及截面配筋如图1所示.
梁柱纵筋、箍筋均采用HRB335,考虑试件为缩尺模型,钢筋强度按略低于《混凝土结构设计规范》(GB500102010)[9]的要求进行设计,混凝土强度为C30,材料实测力学性能见表1,砌块采用多排孔节能砌块,砌块标准块型几何尺寸为190mm×190mm×115mm,强度等级采用MU5,单块砌块的抗压强度为6.5MPa,砂浆立方体抗压强度为4.6MPa,考虑模型缩尺的影响,砌块厚度切割成标准块厚度的1/4,模拟1/4砌体墙厚,多排孔节能砌块砌体如图2所示.
1.2试验方案
1.2.1测点布置与数据采集
试件的位移测点设在底板、1层和2层层顶,底板和1层各布置了两个量程为50mm的位移计,2层布置了两个量程为100mm的位移计,每层的侧向位移取两个位移的平均值,在各层的关键部位设置了钢筋电阻应变片,柱的应变片布置在各层的柱底与柱顶,梁的应变片布置在梁的两端.
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