中國尊電梯井內(nèi)墻板縫抗震性能試驗(yàn)研究★

張國偉 張 品* 楊云鳳

(1.北京建筑大學(xué)，北京未來城市設(shè)計(jì)高精尖創(chuàng)新中心，北京 100044； 2.北京市金隅加氣混凝土有限責(zé)任公司，北京 100044)

?

中國尊電梯井內(nèi)墻板縫抗震性能試驗(yàn)研究★

張國偉1張 品1*楊云鳳2

(1.北京建筑大學(xué)，北京未來城市設(shè)計(jì)高精尖創(chuàng)新中心，北京 100044； 2.北京市金隅加氣混凝土有限責(zé)任公司，北京 100044)

選取中國尊電梯井ALC墻板板縫為研究對(duì)象，對(duì)外掛有鉤頭螺栓加氣混凝土(ALC)圍護(hù)墻體的兩層空間鋼框架進(jìn)行了擬靜力低周往復(fù)加載試驗(yàn)，從滯回曲線、ALC板隨動(dòng)位移與相對(duì)位移等方面，考察了ALC圍護(hù)墻體板縫的抗震性能，得出了一些有價(jià)值的結(jié)論。

ALC，圍護(hù)結(jié)構(gòu)，墻板板縫，抗震性能

0 引言

“中國尊”項(xiàng)目由北京中信和業(yè)有限公司投資，將集甲級(jí)寫字樓、會(huì)議、商業(yè)、觀光以及多種配套服務(wù)功能于一體，項(xiàng)目建成后將吸引國際著名金融機(jī)構(gòu)與500強(qiáng)企業(yè)進(jìn)駐。位于北京商務(wù)中心區(qū)核心地塊，用地面積11 478 m2，總建筑面積43.7 萬m2，建筑總高528 m，截至2016年8月，中國尊已超過330 m成為北京第一高樓，預(yù)計(jì)在2018年10月竣工并投入使用，屆時(shí)將成為首都新地標(biāo)建筑[1]，該項(xiàng)目電梯井四周的內(nèi)墻板采用200 mm的ALC墻板，如圖1所示。

蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土(ALC)墻板由于其自重輕、保溫性能好、安裝基本上采用干作業(yè)方法等優(yōu)點(diǎn)越來越多地應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)建筑之中[2]。ALC墻板與主體鋼框架的結(jié)合是如今有待研究的領(lǐng)域，以目前成果而言，對(duì)于ALC墻板的抗震性能尚有許多研究工作亟待展開?，F(xiàn)在工程中常用的節(jié)點(diǎn)為鉤頭螺栓節(jié)點(diǎn)、鋼管錨節(jié)點(diǎn)等傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)。鉤頭螺栓節(jié)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于ALC墻板與主體結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)中，該節(jié)點(diǎn)具有很高的強(qiáng)度，節(jié)點(diǎn)構(gòu)件成本低、安裝方便。鋼管錨節(jié)點(diǎn)也具有較高的強(qiáng)度，在地震作用下可以避免墻板的脫落，然而鋼管錨節(jié)點(diǎn)構(gòu)件制作成本較高，且在安裝過程中工序較多、施工難度大，對(duì)施工人員自身素質(zhì)要求較高。本文選擇中國尊工程中所用鉤頭螺栓節(jié)點(diǎn)進(jìn)行ALC圍護(hù)墻體的抗震性能試驗(yàn)[3,4]。

關(guān)于ALC墻體板縫的填充方案有很多種不同的方法，本試驗(yàn)的填充方案采用中國尊實(shí)際工程中的板縫處理方法，如圖2所示，加氣混凝土墻體板材采用200 mm厚B06，A3.5級(jí)板材，配筋形式為上下雙網(wǎng)片7根直徑7 mm鋼筋[5]，板材寬度分為600 mm和300 mm兩種尺寸規(guī)格，長度分別為600 mm和2 600 mm兩種尺寸規(guī)格。板材側(cè)面開有凹凸槽，板縫中部填充巖棉，電梯井室內(nèi)采用PE棒填充，外涂加氣混凝土專用抗裂砂漿，所用砂漿實(shí)測斷裂伸長率為99.47，拉伸強(qiáng)度為0.71 MPa，粘結(jié)強(qiáng)度為0.67 MPa。室外除填充PE棒涂抹加氣專用粘結(jié)砂漿外在最外層涂抹PU-986密封膠。

1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)在北京建筑大學(xué)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，采用美國MTS公司的擬靜力加載系統(tǒng)進(jìn)行控制加載，加載過程中規(guī)定液壓伺服作動(dòng)器推為正，拉為負(fù)。試驗(yàn)過程中鉸接鋼柱腳與基礎(chǔ)底梁固結(jié)，底梁通過壓梁與地面固結(jié)模擬地面的固定連接，試驗(yàn)的加載裝置與主體鋼框架圖如圖3所示，試驗(yàn)框架平面內(nèi)為軸線尺寸為3 600 mm×3 500 mm，框架柱采用200 mm×200 mm的熱軋H型鋼，框架梁采用250 mm×175 mm的型鋼，為了減小主體框架對(duì)ALC墻板的影響，梁柱節(jié)點(diǎn)處設(shè)計(jì)為可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸接節(jié)點(diǎn)；液壓伺服作動(dòng)器通過焊接于框架頂端的加載端施加水平荷載；為了防止加載時(shí)框架發(fā)生平面外的傾覆，在上部框架梁腹板的兩側(cè)布置了防止平面外失穩(wěn)裝置[6]。

試驗(yàn)測試裝置如圖3所示，在圖中測試墻體試件左右兩條墻體板縫，為了考察養(yǎng)護(hù)時(shí)間對(duì)ALC墻體板縫抗震性能的影響，保證室內(nèi)溫度不低于5 ℃的條件下左板縫填充砂漿后養(yǎng)護(hù)周期為21 d，右板縫養(yǎng)護(hù)周期為14 d。

試驗(yàn)采用位移控制加載，根據(jù)GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[7]，多、高層鋼結(jié)構(gòu)彈性層間位移角限值為1/250，設(shè)計(jì)小震彈性加載等級(jí)1/600，1/500，1/400，1/350，1/300和1/250。中、大震塑性加載等級(jí)1/200，1/150和1/100。

2 試驗(yàn)現(xiàn)象

試驗(yàn)加載至1/400時(shí)，墻板右側(cè)測量板縫砂漿出現(xiàn)可見裂縫，開裂寬度超過0.2 mm。試驗(yàn)加載至1/300時(shí)，墻板左側(cè)板縫砂漿出現(xiàn)可見裂縫。隨著加載過程中層間位移角的增大，兩條所測墻板裂縫寬度均變大，并在板材長度方向形成貫通裂縫。位移角加載至1/100時(shí)，局部出現(xiàn)砂漿與墻板脫離的現(xiàn)象，水平板縫處的砂漿也由于上下兩層圍護(hù)墻板的錯(cuò)動(dòng)變形出現(xiàn)明顯的裂縫。在罕遇地震作用下墻板左下角部出現(xiàn)一道擠壓裂縫，結(jié)構(gòu)整體保存完好，墻板完整性良好，在加氣混凝土墻板的表面未出現(xiàn)大面積的破壞。試驗(yàn)現(xiàn)象如圖4所示。

試驗(yàn)過程中，電梯井室外一側(cè)PU-986密封膠填充的板縫在層間位移角1/300之前未出現(xiàn)明顯的現(xiàn)象，在加載至罕遇地震下對(duì)應(yīng)層間位移角1/100時(shí)，僅由于板縫寬度的拉伸出現(xiàn)凹陷，而沒有出現(xiàn)明顯的開裂，說明PU-986密封膠具有較強(qiáng)的拉伸強(qiáng)度。

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 滯回曲線

試驗(yàn)得出的荷載與層間位移的滯回曲線如圖5所示，從曲線中可以看出，試件滯回曲線出現(xiàn)不太明顯的反S形，這表明鋼框架與內(nèi)嵌墻體之間產(chǎn)生了相對(duì)位移，但位移幅度較??；試驗(yàn)加載在同一級(jí)循環(huán)中，后一次循環(huán)曲線的斜率小于前次循環(huán)，表明結(jié)構(gòu)在重復(fù)荷載的作用下剛度減??；試件滯回曲線的面積較小，基本處于彈性工作狀態(tài)，加載至1/100時(shí)，角部出現(xiàn)擠壓裂縫，荷載降低。

3.2 ALC墻板隨動(dòng)位移

ALC墻板的滯回曲線如圖5中虛線所示，墻板在加載過程中隨框架振動(dòng)的隨動(dòng)位移如表1所示。

表1 ALC墻板隨動(dòng)位移

從表1可以看出，ALC墻板的層間位移小于框架的層間位移，但由于本試件中，墻板節(jié)點(diǎn)為勾頭螺栓節(jié)點(diǎn)且板底與框架采用砂漿和巖棉填充的柔性連接，因此位移差相差不大。

3.3 ALC板縫相對(duì)位移

從圖6可以看出，所測量的兩條板縫隨著加載步的增加，ALC墻板間的上下錯(cuò)動(dòng)與裂縫不斷增大，其中墻體右板縫在加載過程中出現(xiàn)砂漿與墻板的脫離。在加載位移1/300前，左板縫表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗震性能，未出現(xiàn)裂縫，隨著荷載位移的增大，兩板縫的破壞程度不斷變大，右板縫出現(xiàn)不可恢復(fù)的相對(duì)位移，在大震作用下板縫破壞程度大幅增加。

4 結(jié)語

1)砂漿在地震作用下易開裂，密封膠在整個(gè)加載過程中表現(xiàn)優(yōu)良，在板縫擴(kuò)展至1 mm以上時(shí)僅出現(xiàn)凹陷而沒有發(fā)生拉伸破壞。

2)砂漿填縫的抗裂性能與施工技術(shù)及養(yǎng)護(hù)周期有關(guān)，若保持砂漿與ALC墻板不發(fā)生脫離，板縫可以在1/300小震時(shí)不發(fā)生開裂與上下錯(cuò)動(dòng)的現(xiàn)象。

3)為了保證墻體板縫的抗震性能，在溫度不低于5 ℃的養(yǎng)護(hù)條件下ALC抗裂砂漿養(yǎng)護(hù)周期不應(yīng)小于21 d。

[1] 劉 鵬,殷 超,程 煜,等.北京CBD核心區(qū)Z15地塊中國尊大樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和研究[J].建筑結(jié)構(gòu)，2014，44(24)：71-73.

[2] 劉艷軍,陳伯田,陳 玉.加氣混凝土國內(nèi)外發(fā)展回顧[J].建筑節(jié)能，2013，41(3)：30-34.

[3] 顧樂樂.伊通墻板節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度、重復(fù)荷載作用及墻體模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2007.

[4] 張國偉,肖 偉,陳博珊,等.加氣混凝土墻板搖擺節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究[J].建筑技術(shù)，2016,47(3)：79-82.

[5] 張國偉,陳博珊.蒸壓加氣混凝土外掛墻板受彎性能研究[J].建筑結(jié)構(gòu)，2016,46(13)：116-118.

[6] 肖 偉.加氣混凝土圍護(hù)墻體抗震性能試驗(yàn)研究[D].北京：北京建筑大學(xué)，2016.

[7] GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

On seismic performance test of wallboard in China elevator shaft★

Zhang Guowei1Zhang Pin1*Yang Yunfeng2

(1.BeijingFutureUrbanDesignAdvancedInnovativeCenter,BeijingUniversityofCityEngineeringandArchitecture,Beijing100044,China; 2.BeijingBBMGAutoclavedAeratedConcreteCo.,Ltd,Beijing100044,China)

The paper selects the ALC wall board joint for China elevator shaft as the research object, undertakes the simulation static low axial cyclic loading test for the two-story space steel framework of ALC enclosure walls, observes the seismic performance for the ALC enclosure wallboard joints from the hysteretic curve, ALC board displacement and relative dispacement, and achieves some valuable conclusion.

ALC, enclosure structure, wallboard joint, seismic performance

1009-6825(2017)06-0047-03

2016-12-13 ★：工程抗震防災(zāi)與綠色發(fā)展(UDC2016030200)；住房城鄉(xiāng)建設(shè)部2015科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目計(jì)劃(2015-K1-024)

張國偉(1979- )，男，博士，副教授

張 品(1990- )，男，在讀碩士

TU352

A