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带节能砌体填充墙的RC框架抗震试验研究(2)

时间:2014-03-18 11:29 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:黄靓易宏伟王辉蒋文龙 点击次数:

 
  试验过程中的量测仪器主要为DH3818静态应变采集仪,可读取应变片的应变值及位移传感器的量测数值,加载作动器的水平位移、水平荷载由电伺服加载系统(MTS)测得,并利用采集的荷载和顶点位移数值绘制试件的滞回曲线.试验中,人工观察裂缝出现时对应的力和位移,及时标注在试件上的相应位置.
 
  1.2.2加载装置
 
  加载装置见图3,图3两试件均采用同样的加载装置.试件底板水平方向用千斤顶和钢梁固定,竖直方向由钢压梁和地脚螺栓固定.竖向荷载由液压千斤顶加载,通过工字钢和混凝土顶梁把荷载平均分配到各框架柱的顶部;水平荷载由量程为1000kN的电液伺服作动器加载,通过钢梁传递到试件上,在试件与钢梁之间用矩形钢垫块确保加载中心点位于第二层柱顶,拉力由圆钢拉杆传递.
 
  1.2.3加载方案
 
  本试验模拟15层混凝土框架结构的底部两层地震反应.加载方案参照《建筑抗震试验方法规程》(JGJl01-96)[10],首先施加竖向力,用以模拟上部13层的重力及楼屋面荷载.计算得到的柱轴压比约为0.25,控制液压油泵,使得轴压比为0.25,等竖向压力稳定后再进行水平预加载.试验的水平加载程序分为预加载和正式加载两个阶段,正式加载采用分级循环对称加(卸)载.在试件开裂前采用荷载控制加载,每级荷载循环一次,试件出现裂缝后,每级位移增量为一倍开裂位移,每级位移循环两次,直至试件破坏或者降至最大荷载的85%,终止试验.
 
  2试验过程
 
  本试验主要研究的是带节能砌体填充墙框架结构的抗震性能,根据试验现象,试件破坏过程按照裂缝开展的特点可分为三个阶段:开裂阶段、裂缝开展阶段和破坏阶段.
 
  试件CF1:当水平推力加到57kN时,一层框架柱的柱底部出现一条微小的横向裂缝,此时的位移值为6mm.之后改变加载制度,用位移进行控制,每一级位移的增量为6mm.随着位移的进一步增大,在底层梁的端部开始出现了细小的裂缝.当位移加到18mm时,二层柱顶出现裂缝,柱脚的裂缝进一步发展贯通.位移加到20mm之后,荷载增长速度明显减慢,裂缝进一步发展,梁两端出现了大量的裂缝.当位移加到55mm时,水平荷载明显下降.此时,框架柱脚的混凝土有局部脱落的现象,继续加载,当最终荷载降为最大荷载的85%时,即认定框架已经达到了极限状态,此时柱脚已经完全被压碎剥落,出现明显的破坏迹象,试件CF1停止加载.最终破坏如图4所示.
 
  试件CF2:当水平推力加到118kN时,一层框架梁端部及填充墙出现一条微小的斜裂缝,此时的位移值为6mm.之后改变加载制度,用位移进行控制,每一级位移的增量为6mm.随着位移的进一步增大,当位移加到10mm时,二层柱顶以及梁中部出现裂缝,填充墙的裂缝进一步发展.位移加到20mm之后,水平荷载明显下降,此时,填充墙出现大量的阶梯型裂缝,同时一层柱中下部及二层柱顶也出现大量的裂缝.继续加载,当最终荷载降为最大荷载的85%时,即认定框架已经达到了极限状态,此时填充墙出现较宽的阶梯型裂缝,并有部分砌块出现压碎现象,试件CF2停止加载.最终破坏如图5所示.
 
  3.3刚度退化
 
  在位移幅值不变的条件下,结构构件的刚度随反复加载的次数增加而降低的特性即为刚度退化.结构刚度的退化即为结构性能的退化.在试验过程中,裂缝的增多、位移的增大以及循环次数的增加都会导致结构刚度的退化,试验的刚度参照《建筑抗震试验方法规程》[10]的割线刚度法进行计算,刚度退化试验结果见图8和表3.
 
  4受力机制分析
 
  从受力方面分析,CF1在承受水平推力时,由于水平力全部是由柱脚传给基础,框架柱的柱脚将产生较大的剪力和弯矩,而框架梁主要是受压以及梁柱节点的变形而产生较小的弯矩,因此,框架柱要先于框架梁屈服,同时也先破坏.CF2在水平力的作用下,由于填充墙的支撑作用分担了部分水平力,从而提高了框架的承载能力,同时由于填充墙对框架的约束效应使得框架的变形能力变差.CF2与CF1比较,从柱上的裂缝分布情况看,柱中下部裂缝明显增多,且柱脚并没有出现明显的破坏迹象.这主要是因为填充墙改变了框架柱的内力分布,使得框架的破坏从剪切型向弯曲型过渡,同时柱脚得到了保护,使得柱脚并未出现明显的破坏迹象.砌体抗剪强度大于砂浆抗剪强度且砌体本身具有明显的脆性,因此试验中填充墙上出现了沿砂浆灰缝较宽的阶梯型裂缝,并有部分砌块出现压碎的现象.

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