高延性混凝土加固砌塊砌體墻抗震性能研究

鄧明科 張偉 李寧

摘? ?要：為改善混凝土空心砌塊墻體的脆性破壞模式，提高墻體的抗震性能，提出采用高延性混凝土（HDC）加固混凝土空心砌塊砌體墻. 設(shè)計(jì)了3片無構(gòu)造柱與3片帶構(gòu)造柱的砌塊砌體墻，分別對(duì)這兩類墻體采用單面HDC及雙面HDC面層進(jìn)行加固，通過擬靜力試驗(yàn)，研究墻體的破壞形態(tài)、滯回性能、承載力及變形能力，為此類結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)提供試驗(yàn)及理論依據(jù). 試驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)于無構(gòu)造柱墻體，HDC面層可有效限制墻體斜裂縫的開展，改善墻體的脆性破壞模式，提高墻體的承載力與變形能力;對(duì)于帶構(gòu)造柱墻體，HDC面層提高了試件的水平承載力，加固試件的殘余承載力較高，內(nèi)部墻體的損傷程度較小. 通過理論分析，建立了各試件的受剪承載力計(jì)算公式，且計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值吻合較好，可為HDC加固混凝土空心砌塊墻體的抗剪承載力計(jì)算提供參考.

關(guān)鍵詞：高延性混凝土;混凝土空心砌塊砌體;加固;抗震性能;承載力

中圖分類號(hào)：TU362? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674—2974（2020）09—0085—09

Abstract：To improve the ductile failure mode and seismic performance of concrete hollow block masonry walls， this study proposes techniques for strengthening these walls with high ductile concrete （HDC）. Three unreinforced masonry walls （URM） and three confined walls were built， and then both types were strengthened using single-sided and double-sided HDC layers， respectively. Based on the cyclic loading tests， the failure mode， hysteretic behavior， shear strength and deformation capacity were studied to provide a theoretical basis for the design of such structural members. For the URM walls， HDC layer effectively restricted the development of diagonal cracks， improved the ductile failure mode of wall and increased the shear resistance and deformation capacity. For the confined masonry walls， the strengthened specimens had higher bearing capacity and residual strength， and the damage of the internal masonry walls was slighter. Based on relevant theory analysis，the formulas，for the shear capacity of tested specimens，were proposed. The calculated results matched well with the tested results. Therefore， it can be a reference for the calculation of the shear strength of the strengthened concrete block masonry walls.

Key words：high ductile concrete（HDC）;concrete hollow block masonry;strengthened;seismic performance;shear strength

混凝土空心砌塊具有自重輕、施工方便、節(jié)約土地資源等優(yōu)勢(shì)，因此在砌體結(jié)構(gòu)中得到大量使用. 由于混凝土空心砌塊的抗拉強(qiáng)度低、墻體自重大等特點(diǎn)，在強(qiáng)震作用下此類結(jié)構(gòu)構(gòu)件容易發(fā)生破壞，造成較大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失. 因此對(duì)既有砌塊砌體房屋進(jìn)行有效的抗震加固具有重要意義.

砌體結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)加固方法有：鋼筋混凝土面層加固法、混凝土板墻加固法及外加圈梁和構(gòu)造柱加固法等[1]，這些方法可提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能，但存在施工難度大、工期長(zhǎng)并且對(duì)原結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)較大等缺點(diǎn). 近年來，新的加固方法也已應(yīng)用于既有結(jié)構(gòu)的加固中[2，3]，這些加固措施可顯著提高構(gòu)件的抗震性能并且克服傳統(tǒng)加固方法中的不足，但耐久性較差、在潮濕低溫環(huán)境下不便于施工等因素限制了此類材料在實(shí)際工程中的推廣應(yīng)用.

工程水泥基復(fù)合材料（Engineered Cementitious Composite，ECC）最早由美國(guó)Michigan大學(xué)的Li和Leung[4]提出，它在拉伸和剪切荷載作用下呈現(xiàn)出受拉應(yīng)變硬化和多裂縫開展特征[5，6]. 目前，ECC已被應(yīng)用于橋梁、公路及隧道等[7，8]實(shí)際工程中，并取得了良好的效果. 為推廣ECC在加固工程中的應(yīng)用，本課題組采用ECC設(shè)計(jì)理論制備了高延性混凝土（high ductility concrete，HDC），并將其應(yīng)用于磚砌體墻與混凝土構(gòu)件的加固修復(fù)[9，10]，且取得良好的加固效果. 在此基礎(chǔ)上，本文提出采用HDC面層加固混凝土空心砌塊砌體墻，對(duì)4個(gè)HDC面層加固試件與2個(gè)對(duì)比試件進(jìn)行低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，研究各試件的破壞模式、滯回性能及承載力，為該類結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)提供試驗(yàn)和理論依據(jù).

1? ?試驗(yàn)概況

1.1? ?試驗(yàn)材料

本次試驗(yàn)墻體均采用MU10混凝土空心砌塊，Mb7.5混合砂漿砌筑，砌筑砂漿的厚度為10 mm，采用飽滿灰縫的砌筑方式. 試驗(yàn)選用的混凝土塊的尺寸為390 mm×190 mm×190 mm，單排雙孔，孔洞尺寸為130 mm×130 mm，孔洞率為46%. 選用的混凝土空心砌塊輔助塊型的尺寸分別為290 mm×190 mm×190 mm，190 mm×190 mm×190 mm. 試件的加載梁及構(gòu)造柱均采用C25細(xì)石混凝土澆筑，空心砌塊的抗壓強(qiáng)度（f1）按照《混凝土砌塊和磚試驗(yàn)方法》[11]測(cè)定;砌筑砂漿的抗壓強(qiáng)度（f2）及構(gòu)造柱混凝土的抗壓強(qiáng)度（fcu，m）分別采用邊長(zhǎng)為70.7 mm和100 mm的立方體試塊測(cè)定.

HDC的主要成分為水泥、粉煤灰、砂、礦物摻合料和PVA纖維等，其配合比見表1. PVA纖維的體積參量為2%，各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)見表2;HDC的單軸抗拉強(qiáng)度（ft，HDC）采用350 mm×50 mm×15 mm的狗骨型拉伸試件測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖1所示;其抗壓強(qiáng)度（fcu，HDC）采用邊長(zhǎng)為100 mm的立方體試塊測(cè)得;所有試塊與墻體同條件養(yǎng)護(hù)28 d以后測(cè)試，其結(jié)果見表3.

1.2? ?試件設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)了3片無構(gòu)造柱墻體及3片帶構(gòu)造柱墻體，分別對(duì)這兩類墻體采用HDC面層進(jìn)行單面與雙面加固. 本次試驗(yàn)的豎向荷載均取為0.8 MPa，以模擬實(shí)際工程中，部分多層砌塊砌體結(jié)構(gòu)底層空間較大，墻體數(shù)量較少，底部墻體承受豎向壓應(yīng)力較大的情況，并且通過與無筋砌體墻對(duì)比，分析構(gòu)造柱對(duì)墻體破壞模式及加固效果的影響. 各試件編號(hào)及加固方式詳見表4.

為提高墻體與HDC面層的粘結(jié)性能，加固之前對(duì)砌體水平灰縫進(jìn)行勾縫處理（剔鑿灰縫，深度8～10 mm），并在墻體表面涂抹界面劑，最后壓抹HDC面層;單面加固采用的HDC厚度為20 mm，雙面加固采用的HDC厚度均為15 mm. 在加固過程中，HDC面層未涂抹至加載梁的頂面，水平荷載與豎向荷載均直接作用于加載梁上，未作用于加固面層，試驗(yàn)通過加固面層與墻體間的相互作用將力傳遞至HDC面層，使其參與受力.

試件長(zhǎng)度和高度按1：2縮尺設(shè)計(jì)，墻厚為190 mm，墻體的高寬比為0.67，構(gòu)造柱截面尺寸為200 mm×190 mm，構(gòu)造柱的縱筋為4？準(zhǔn)8，箍筋為？準(zhǔn)6@200 mm，試件的詳細(xì)尺寸如圖2所示.

1.3? ?加載裝置及測(cè)試內(nèi)容

本次試驗(yàn)采用擬靜力試驗(yàn)加載方法[12]，并采用荷載-變形雙控制分級(jí)加載. 首先，在試件頂部施加豎向荷載并在試驗(yàn)過程中保持荷載恒定. 試驗(yàn)前先預(yù)先施加預(yù)估開裂荷載的20%并且反復(fù)推拉兩次，以檢查試驗(yàn)儀器是否可以正常運(yùn)行，試件在加載初期采用荷載控制并分級(jí)加載，當(dāng)荷載-位移滯回曲線明顯彎曲以后改為位移控制，每級(jí)增加的位移值為1 mm，直至墻體承載能力下降至極限荷載的85%以下，停止試驗(yàn)加載. 試驗(yàn)加載裝置如圖3所示，在墻體加載梁中部布置一個(gè)位移計(jì)，測(cè)試墻體的頂點(diǎn)水平位移;在墻體底梁處布置一個(gè)位移計(jì)，以測(cè)試墻體的整體滑移;在墻面一側(cè)沿對(duì)角線方向布置兩個(gè)位移計(jì)，以測(cè)試墻體的剪切變形.

2? ?試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1? ?破壞過程

為便于試驗(yàn)現(xiàn)象描述，規(guī)定試件加載過程的荷載與位移在推方向上為正值，在拉方向上為負(fù)值.

2.1.1? ?無構(gòu)造柱墻體

1）試件W-0（未加固）

當(dāng)試件加載至-60 kN時(shí)，試件底部出現(xiàn)長(zhǎng)約250 mm的水平裂縫;加載至200 kN時(shí)，墻體的荷載-位移曲線明顯彎曲，此后試件按位移控制加載.

當(dāng)試件加載至2 mm時(shí)，墻面出現(xiàn)階梯形裂縫，墻體根部出現(xiàn)數(shù)條受壓裂縫;加載至3 mm時(shí)，試件達(dá)到峰值荷載，墻體的主斜裂縫與根部受壓裂縫變寬;試件加載至5 mm時(shí)，墻體主斜裂縫寬度達(dá)到6 mm，根部砌塊壓碎、剝離，此時(shí)試件停止加載. 見圖4.

2）試件W-1（單面HDC加固）

當(dāng)加載至120 kN時(shí)，墻體底部出現(xiàn)水平裂縫;加載至260 kN時(shí)，未加固墻面出現(xiàn)階梯形裂縫，此后，試件按位移控制加載.

加載至3 mm時(shí)，未加固墻面根部出現(xiàn)受壓裂縫，兩側(cè)水平裂縫延伸至中和軸附近;加載至4 mm時(shí)，試件達(dá)到峰值荷載，未加固墻面兩側(cè)斜裂縫相交，HDC面層出現(xiàn)多條細(xì)密剪切斜裂縫;加載至6 mm時(shí)，墻體底部水平裂縫寬度達(dá)到5 mm，且墻體根部HDC面層局部剝落，隨后試件停止加載. 見圖5.

3）試件W-2（雙面HDC加固）

當(dāng)試件加載至180 kN時(shí)，底部出現(xiàn)水平裂縫;加載至280 kN時(shí)，荷載-位移曲線明顯彎曲，此后試件按位移控制加載.

當(dāng)加載至1 mm時(shí)，試件底部水平裂縫延伸至中和軸附近;加載至5 mm時(shí)，試件達(dá)到峰值荷載;隨后位移增加，墻體產(chǎn)生明顯的滑移，加載至8 mm時(shí)，底部水平裂縫寬度約為8 mm，根部HDC面層局部剝落，此時(shí)，荷載明顯下降，試件停止加載. 見圖6.

2.1.2? ?帶構(gòu)造柱墻體

1）試件WG-0（未加固）

當(dāng)試件加載至-280 kN時(shí)，構(gòu)造柱底部開裂，墻體出現(xiàn)階梯形裂縫，隨后試件按位移控制加載.

當(dāng)試件加載至1 mm時(shí)，構(gòu)造柱沿高度方向出現(xiàn)數(shù)條水平裂縫，墻體沿灰縫出現(xiàn)多條新的階梯形裂縫;加載至2 mm時(shí)，原有的斜裂縫沿墻體對(duì)角線方向延伸，并且相交;此后位移增加，構(gòu)造柱根部出現(xiàn)受壓裂縫，當(dāng)加載至7 mm時(shí)，試件達(dá)到峰值荷載，墻體中部的斜裂縫變寬;當(dāng)試件加載至-11 mm時(shí)，承載力明顯下降，試件停止加載. 見圖7.

2）試件WG-1（單面HDC加固）

當(dāng)試件加載至-260 kN時(shí)，墻體底部出現(xiàn)長(zhǎng)約100 mm的水平裂縫;加載至-320 kN時(shí)，未加固墻面出現(xiàn)階梯形裂縫，隨后試件按位移控制加載.

當(dāng)試件加載至2 mm時(shí)，未加固墻面形成X型交叉斜裂縫，HDC加固層出現(xiàn)細(xì)微的斜裂縫;加載至4 mm時(shí)，試件達(dá)到峰值荷載，HDC加固層的斜裂縫增多并不斷延伸，形成數(shù)條交叉斜裂縫;試件在加載后期，未加固墻面的裂縫變寬，HDC加固層的主斜裂縫相交處面層局部外鼓、剝離;當(dāng)加載至10 mm時(shí)，承載力明顯下降，試件停止加載. 見圖8.

3）試件WG-2（雙面HDC加固）

當(dāng)試件加載至360 kN時(shí)，墻體底部出現(xiàn)長(zhǎng)約200 mm的水平裂縫. 當(dāng)加載至460 kN時(shí)，荷載-位移曲線明顯彎曲，隨后試件按位移控制加載.

加載至1.5 mm時(shí)，試件達(dá)到峰值荷載;加載至-2 mm時(shí)，HDC面層出現(xiàn)了細(xì)微剪切斜裂縫，隨后斜裂縫延伸;加載至8 mm時(shí)，墻體底部的水平裂縫寬度約為8 mm，此時(shí)，墻體產(chǎn)生明顯的滑移，荷載明顯下降，試驗(yàn)停止加載. 見圖9.

2.2? ?破壞形態(tài)分析

根據(jù)試件的破壞過程，對(duì)其破壞形態(tài)進(jìn)行分析，可得以下結(jié)論：

1）試件W-0由于抗主拉應(yīng)力不足，墻面出現(xiàn)階梯形斜裂縫;隨后荷載增加，墻體的主斜裂縫變寬，并且延伸至墻體根部，致使根部砌塊出現(xiàn)壓碎、剝離現(xiàn)象，最終試件發(fā)生剪壓破壞，表現(xiàn)出明顯的脆性破壞特征.

2）試件W-1中，HDC良好的拉伸變形能力提高了試件的抗主拉強(qiáng)度，有效延緩了墻體斜裂縫的形成與延伸，并且限制了墻體根部的壓碎，明顯減輕了墻面的損傷;峰值荷載時(shí)，HDC面層出現(xiàn)剪切斜裂縫，底部水平裂縫變寬并且延伸至中和軸附近，最終試件發(fā)生彎剪破壞.

3）HDC面層提高了試件W-2的抗主拉強(qiáng)度，而使墻體底部形成受剪薄弱面;隨著試件水平荷載的增大，墻體底部出現(xiàn)彎曲裂縫，但HDC面層始終未出現(xiàn)斜裂縫，最終由于彎曲裂縫的延伸，致使試件底部抗剪強(qiáng)度不足而發(fā)生剪切滑移破壞.

4）試件WG-0與WG-1的破壞形態(tài)相似，構(gòu)造柱底部首先出現(xiàn)水平裂縫，墻體因?yàn)橹骼瓚?yīng)力的增加而產(chǎn)生階梯型裂縫;最終，由于斜裂縫的開展而發(fā)生對(duì)角剪切破壞;單面加固試件WG-1的HDC面層破壞嚴(yán)重，并且在加載后期出現(xiàn)剝離現(xiàn)象，但內(nèi)部墻體相比試件WG-0損傷較小，且構(gòu)造柱的約束作用，使墻體破壞時(shí)仍可保持良好的整體性.

5）試件WG-2中，雙面HDC加固層提高了試件的對(duì)角剪切強(qiáng)度，峰值荷載時(shí)墻面開裂，且在整個(gè)加載過程中僅出現(xiàn)數(shù)條斜裂縫;墻體由于抗彎強(qiáng)度不足，使得底部出現(xiàn)水平裂縫且裂縫不斷延伸、變寬，臨近破壞時(shí)試件沿底部水平裂縫產(chǎn)生滑移，最終墻體發(fā)生彎剪破壞.

2.3? ?滯回曲線

圖10給出了6個(gè)試件的荷載-位移滯回曲線，由圖10分析可得：

1）墻體在開裂前，荷載-位移曲線無明顯變化，基本成直線;開裂后，試件逐漸進(jìn)入彈塑性變形階段，曲線的斜率開始逐漸減小.

2）試件W-0的彈性變形能力較小;峰值荷載以后，試件的承載力迅速降低并且產(chǎn)生了較大的塑性變形，試件的破壞現(xiàn)象較為嚴(yán)重，殘余變形較大，且滯回環(huán)數(shù)量較少.

3）加固試件W-1由于墻面斜裂縫及水平裂縫的不斷開展，試件的殘余變形增加，但HDC良好的拉伸變形能力，有效限制了墻面斜裂縫的延伸，減緩了墻角的壓碎，因此在加載后期，試件的殘余變形相對(duì)較小，滯回環(huán)數(shù)量較多，其變形與耗能能力明顯增強(qiáng).

4）試件W-2在峰值荷載后沿底部水平裂縫產(chǎn)生滑移，并且在整個(gè)加載過程中，上部墻體未出現(xiàn)損傷;試件在卸載后的殘余變形相比對(duì)比試件及單面加固試件有所減小，且滯回環(huán)的數(shù)量明顯增加，表現(xiàn)出較好的變形和耗能能力.

5）構(gòu)造柱限制了墻體的滑移及墻面裂縫的開展，因此試件WG-0卸載以后殘余變形較小;墻體在發(fā)生較大的剪切變形之后，滯回環(huán)出現(xiàn)捏攏現(xiàn)象，接近弓型;構(gòu)造柱的約束作用使試件發(fā)生較大的剪切變形，時(shí)滯回環(huán)仍相對(duì)飽滿.

6）試件WG-1，WG-2由于構(gòu)造柱與ECC面層的約束作用，在加載初期，墻體卸載以后的殘余變形較小，滯回環(huán)基本呈直線;此后，由于裂縫的開展，試件的殘余變形逐漸增加，滯回環(huán)出現(xiàn)捏攏現(xiàn)象;試件WG-1與WG-0的滯回特性相似，試件WG-2由于彎曲裂縫的開展導(dǎo)致墻體底部抗剪強(qiáng)度不足，墻體在臨近破壞時(shí)產(chǎn)生水平滑移，殘余變形增大;產(chǎn)生滑移之后，荷載降到了極限荷載的85%以下，試驗(yàn)停止加載，因此所能觀察到的滯回環(huán)數(shù)量較少.

2.4? ?骨架曲線

將試件滯回曲線中各級(jí)加載峰值的點(diǎn)相連，得到每個(gè)試件的骨架曲線，如圖11所示.

采用“能量等值法”確定墻體的屈服荷載與屈服位移;取試件出現(xiàn)第一條明顯的可見裂縫時(shí)所對(duì)應(yīng)的荷載和位移確定其開裂荷載和開裂位移;取試件在荷載下降到峰值荷載85%時(shí)對(duì)應(yīng)的位移確定其極限位移. 各試件特征點(diǎn)的荷載、位移見表5.

砌體墻屬于脆性構(gòu)件，墻體在出現(xiàn)裂縫以后其變形由沿裂縫間的摩擦變形所致，而不是全部來自試件本身的彈塑性變形或塑性變形[13];并且剪切變形不存在準(zhǔn)確的屈服點(diǎn)，因此本文中未采用延性系數(shù)來評(píng)價(jià)墻體的延性. 根據(jù)圖11和表5，對(duì)6個(gè)試件的承載力和變形能力進(jìn)行分析可得：

1）頂梁與構(gòu)造柱形成的框架限制了墻體的滑移與斜裂縫的延伸，并且承擔(dān)部分豎向荷載，減緩了墻角的壓碎現(xiàn)象，明顯提高了墻體的承載力與變形能力;試件WG-0的開裂荷載為試件W-0的4.67倍，極限荷載與極限位移分別為試件W-0的1.27倍和2.61倍.

2）對(duì)于無構(gòu)造柱試件，HDC面層提高了墻體的開裂荷載、極限荷載以及極限變形，改善了墻體的脆性破壞模式;加固試件W-1、W-2的開裂荷載分別為試件W-0的2倍和3倍，極限位移分別提高了41%和83%，承載力分別提高了19%和14.3%;由于材料間的離散性以及試件破壞形態(tài)的改變，雙面加固試件W-2的屈服荷載以及極限荷載相比試件W-1略有減小;加固試件W-1、W-2的極限位移角均有明顯的增加.

3）帶構(gòu)造柱試件WG-1、WG-2的承載力相比試件WG-0，分別提高了15%和29%，開裂荷載分別提高了14.3%和28.6%. 表5中，試件WG-1、WG-2的峰值位移相比試件WG-0有較大幅度的降低，并且加固試件的極限位移分別減小了11%和33%，這主要是因?yàn)镠DC面層增加了試件的剛度，而剛度的增加減小了墻體的變形，并且構(gòu)造柱限制了墻體沿裂縫間的張開及滑移，因此峰值荷載所對(duì)應(yīng)的位移以及極限位移都有所減小.

4）加固試件的骨架曲線中（如圖11），峰值荷載以后產(chǎn)生了較大的變形，這是由于HDC面層限制了內(nèi)部墻體的損傷，使得承載力退化相對(duì)緩慢，而且HDC面層改變了墻體的脆性破壞模式，因此加固試件峰值荷載以后產(chǎn)生了相對(duì)較大的變形.

5）對(duì)于試件W-1、W-2，HDC面層增加了墻體的剛度，但其峰值位移相比試件W-0有所增加，這是由于無筋砌體墻缺乏一定的構(gòu)造措施阻止墻體中裂縫的張開與墻體的滑移，所以在峰值荷載時(shí)，加固試件沿裂縫產(chǎn)生了不同程度的滑移，因此其峰值位移增加.

6）HDC加固試件的水平荷載下降至峰值荷載的85%時(shí)，試件停止加載，此時(shí)加固試件的殘余承載力接近甚至超過了對(duì)比試件的峰值荷載;此外，HDC加固試件發(fā)生剪切滑移破壞時(shí)，上部墻體的破壞程度較輕，在殘余變形較小的情況下，這種破壞形態(tài)對(duì)砌體結(jié)構(gòu)的抗震有利.

2.5? ?耗能分析

表6列出了各試件達(dá)到屈服荷載、峰值荷載和破壞荷載時(shí)的累積耗能.

由表6分析可得：

1）對(duì)于無構(gòu)造柱試件，HDC面層改善了墻體的破壞模式，單面加固試件與雙面加固試件的累計(jì)耗能分別提高了56%和111%.

2）對(duì)于帶構(gòu)造柱試件，加固試件的變形有所減小，而變形的減小限制了構(gòu)造柱中鋼筋參與耗能，因此加固試件的耗能能力未得到明顯的改善;但是，加固試件的剩余承載力較高，墻體的變形與耗能能力并未得到充分發(fā)揮.

3? ?承載力計(jì)算

本次試驗(yàn)中墻體的受剪承載力Vu主要由無筋砌體墻的受剪承載力Vm，構(gòu)造柱的受剪承載力Vc及HDC面層的受剪承載力VHDC組成：

3.1? ?無筋砌體墻的受剪承載力

對(duì)于沿通縫或沿階梯形截面破壞的砌塊砌體墻，其受剪承載力可按下式計(jì)算[14]：

式中：fv0，m為砌塊砌體抗剪強(qiáng)度平均值;α為不同種類砌體的修正系數(shù)，取0.64[15];μ為剪壓復(fù)合受力影響系數(shù)，按式（3）計(jì)算;σ0為墻體的平均壓應(yīng)力;fm為砌塊砌體抗壓強(qiáng)度平均值;A為砌塊砌體墻的橫截面面積.

3.2? ?構(gòu)造柱的受剪承載力

由試驗(yàn)現(xiàn)象可得，峰值荷載時(shí)，約束墻體的構(gòu)造柱根部?jī)H出現(xiàn)了水平裂縫，因此受剪承載力的計(jì)算可忽略箍筋的影響，參考下式[16]計(jì)算：

式中：ft，m為構(gòu)造柱混凝土軸心抗拉強(qiáng)度平均值，ft，m =0.395fcu，m0.55[17];ψ為混凝土柱的抗剪強(qiáng)度折減系數(shù);Ac為構(gòu)造柱截面面積;fy，m為構(gòu)造柱縱筋的屈服強(qiáng)度平均值;As為構(gòu)造柱縱筋截面面積.

3.3? ?HDC面層的受剪承載力計(jì)算

目前，對(duì)于HDC面層加固砌體墻的相關(guān)理論分析較少，本文參考《砌體結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》中用來加固砌體墻的混凝土面層的受剪承載力計(jì)算公式計(jì)算HDC面層的受剪承載力[18]，其公式如下：

式中：ft，HDC為HDC軸心抗拉強(qiáng)度平均值;αc為HDC的強(qiáng)度利用系數(shù)，對(duì)混凝土小型空心砌塊砌體取 αc = 0.7;b為HDC面層厚度（雙面加固取面層厚度之和）;h為墻體水平方向長(zhǎng)度.

如表7所示，各試件的受剪承載力計(jì)算值與試驗(yàn)值基本吻合，但部分試件的計(jì)算值偏大，存在誤差;加固后墻體的破壞形態(tài)有所改變，由于試件數(shù)量較少，文中未根據(jù)每個(gè)試件的破壞形態(tài)提出對(duì)應(yīng)的承載力計(jì)算公式;因此，相關(guān)的試驗(yàn)以及理論分析將會(huì)在后期展開進(jìn)一步的研究.

4? ?結(jié)? ?論

1）對(duì)于無筋砌塊砌體墻，HDC面層可提高墻體的水平承載力、側(cè)向剛度、變形與耗能能力，改善混凝土砌塊墻體的脆性破壞模式;對(duì)于帶構(gòu)造柱墻體，加固試件的側(cè)向剛度和承載力大幅提高;加固墻體的殘余承載力接近甚至高于對(duì)比試件的峰值荷載，且墻體的損傷較小，有利于結(jié)構(gòu)震后修復(fù).

2）加固試件發(fā)生剪切滑移破壞時(shí)，上部墻體損傷較小，可保持較好的整體性;峰值荷載后墻體的強(qiáng)度退化相對(duì)緩慢，其破壞模式具有一定延性. 在地震作用下，這種破壞形態(tài)不影響墻體承受豎向荷載.

3）構(gòu)造柱的設(shè)置可增強(qiáng)砌體墻的整體性，提高墻體的抗震性能，并且構(gòu)造柱與基礎(chǔ)相連，提高了墻體的底部抗彎能力，限制了加固墻體發(fā)生滑移，使得加固試件的破壞向墻面轉(zhuǎn)移，因此，HDC加固面層的利用率得到了提高.

4）HDC面層加固混凝土空心砌塊砌體墻的施工簡(jiǎn)便、節(jié)省工期，通過進(jìn)一步的研究，可作為提高墻體抗震性能的一種有效加固措施在地震區(qū)推廣應(yīng)用.

5）通過設(shè)置芯柱或構(gòu)造柱可提高混凝土空心砌塊墻體的抗震性能，且構(gòu)造方式、構(gòu)造柱的間距、砌筑材料的強(qiáng)度及豎向應(yīng)力等均對(duì)墻體的力學(xué)性能有影響. 本文只研究了以上部分因素對(duì)墻體抗震性能及HDC面層加固效果的影響，其他因素的影響將在后續(xù)研究中陸續(xù)開展.

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