選裝配式復(fù)合墻板抗震性能試驗(yàn)研究

李艷霞

摘要：為了促進(jìn)裝配式建筑的發(fā)展，提出適用于中高層建筑的多層生態(tài)裝配式混凝土墻，對(duì)墻體的抗震性能進(jìn)行分析，試驗(yàn)過(guò)程中制作試件1、試件2、試件3，試件1采用馬牙槎，試件2采用粗糙面形式，試件3采用T型槽形式，試驗(yàn)結(jié)果表明：試件1的承載力最高，位移延性系數(shù)最高，相對(duì)來(lái)說(shuō)復(fù)合墻體的抗倒塌能力最好。

關(guān)鍵詞：復(fù)合墻板;抗震性能;滯回曲線

中圖分類號(hào)：Tu392.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：100卜5922（2021）02—0123—04

1傳統(tǒng)復(fù)合墻板存在的問(wèn)題及改進(jìn)

傳統(tǒng)的復(fù)合板為鋼筋混凝土夾芯保溫檣板，該墻板包括內(nèi)核保溫層、內(nèi)隔板、外隔板3部分，內(nèi)隔板和外隔板采用混凝土制作而成，保溫層為硬質(zhì)泡沫塑料，這種墻體在應(yīng)用過(guò)程中主要存在以下2個(gè)問(wèn)題：①板材的生產(chǎn)技術(shù)落后，在應(yīng)用過(guò)程中容易產(chǎn)生裂縫，隔音效果也比較差;②不能滿足外墻保溫復(fù)合板的節(jié)能要求;因此，為了促進(jìn)我國(guó)選裝配式復(fù)合墻板的發(fā)展，應(yīng)該研究新型的裝配式復(fù)合墻結(jié)構(gòu)體系，確保墻體的抗震性能的同時(shí)，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的要求。本研究中提出的新型的裝配式復(fù)合墻結(jié)構(gòu)體系如圖1所示，主要包括混凝土墻板，暗梁、豎向邊緣構(gòu)件、連接柱等現(xiàn)澆邊緣連接構(gòu)件，現(xiàn)澆或疊合樓板等部分。上下層預(yù)制墻板的豎向鋼筋通過(guò)預(yù)埋焊板的可靠方式進(jìn)行連接，墻板和現(xiàn)澆邊緣的接縫設(shè)計(jì)成馬牙槎形式，具有生態(tài)節(jié)能、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)。

2試驗(yàn)概況

2.1試件設(shè)計(jì)與制作

試驗(yàn)過(guò)程中根據(jù)“裝配式復(fù)合墻結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程”對(duì)墻體試件進(jìn)行設(shè)計(jì)與制作，試件的編號(hào)為1～3號(hào)，裝配式混凝土墻的設(shè)計(jì)突出生態(tài)節(jié)能、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)，改變影響墻體抗震性能的主要因素，試件的設(shè)計(jì)如表1所示。布筋的肋格形式全部為3x3，豎向連接采用預(yù)埋焊板焊接形式，墻板和現(xiàn)澆邊緣的水平連接采用馬牙槎、粗糙面、T型槽等不同形式，砌塊材料全部選用加氣混凝土砌塊，對(duì)比不同水平連接方式對(duì)墻體抗震性能的影響。

試件1～3的制作包括3個(gè)步驟，分別為底梁制作、墻板預(yù)制、墻體裝配整澆3部分，底梁制作時(shí)先進(jìn)行場(chǎng)地找平，然后支底梁模板之后進(jìn)行現(xiàn)澆混凝土，預(yù)埋的底梁焊板平面的高度應(yīng)該比底梁上平面高出10mm。墻板預(yù)制時(shí)先找平場(chǎng)地，然后組裝鋼模板并將鋼筋骨架綁扎在一起，之后再放置砌塊、墻板焊板預(yù)埋、澆筑混凝土。墻體裝配整澆主要是進(jìn)行墻板吊裝定位、綁扎邊緣構(gòu)件、焊接及座漿等。焊接時(shí)，焊接板的尺寸為150mmXl00mm，與焊板搭接的鋼筋直徑為10mm，座漿為M20座漿。

2.2材料的物理特性

3個(gè)試件的混凝土墻體設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30，混凝土試件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d之后，對(duì)混凝土試件的立方體壓縮強(qiáng)度值進(jìn)行測(cè)量，其平均強(qiáng)度值為29.3MPa，混凝土的壓縮強(qiáng)度為25.2MPa，混凝土的泊松系數(shù)為0.2，混凝土的彈性模量為2.1x10⁴MPa。應(yīng)用的鋼筋直徑為6mm，鋼筋的屈服強(qiáng)、極限強(qiáng)、彈性模量、伸長(zhǎng)率分別為367MPa、460MPa、2.1×10⁵MPa、10%。

2.3加載裝置及加載方法

在對(duì)試件進(jìn)行抗震性分析時(shí)，采用的加載裝置如圖2所示。

加載過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際建設(shè)的12層住宅的底層墻體的應(yīng)壓力計(jì)算得出軸向壓力，設(shè)置軸壓比為0.2，模型的豎向載荷最大值為700kN，一次性豎向加載700kN分配于分配梁頂面中心位置上，豎向載荷穩(wěn)定之后，采用液壓作動(dòng)器在試件框架梁水平中心處施加往復(fù)水平荷載。為了避免在加載過(guò)程中試件出現(xiàn)平面外的失穩(wěn)情況，在水平加載的垂直方向設(shè)置側(cè)向約束支撐。3個(gè)試件全部采用低周反復(fù)加載的方式，水平載荷采用分級(jí)施加，每次加載過(guò)程中載荷遞增30kN，每級(jí)荷載加載時(shí)進(jìn)行1次循環(huán)，試件屈服之后，以加載點(diǎn)的實(shí)測(cè)水平位移值作為控制位移，每級(jí)循環(huán)3次知道構(gòu)件被破壞。

2.4應(yīng)變數(shù)據(jù)采集

在豎向千斤頂上和水平千斤頂?shù)捻敹硕疾渴饓毫鞲衅鳎Q向邊緣構(gòu)件側(cè)面布置水平拉線位移計(jì)，分析墻體的變形形態(tài)和墻體的形變能力，布置的位移計(jì)見圖3。位移計(jì)布置于墻體的端部、中部、底部。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1試驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象

試件1、2、3墻板和現(xiàn)澆邊緣的水平連接采用馬牙槎、粗糙面、T型槽等不同形式，試件1采用馬牙槎，試件2采用粗糙面形式，試件3采用T型槽形式，在試驗(yàn)中，在對(duì)試件1、試件2、試件3一次性豎向加載700kN載荷時(shí)，沒有明顯變化，豎向載荷穩(wěn)定之后，水平載荷每級(jí)增加30kN開始加載。

試件1當(dāng)水平載荷達(dá)到270kN時(shí)，墻體兩側(cè)的邊緣約束構(gòu)件遭到破壞，開始出現(xiàn)裂縫，部分裂縫較大，貫穿南北，當(dāng)載荷繼續(xù)增大至360kN時(shí)，復(fù)合墻板的約束構(gòu)件馬牙槎連接處出現(xiàn)明顯的裂縫，之后再增大載荷，墻體底部座漿層裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大，當(dāng)載荷達(dá)到450kN時(shí)，馬牙槎處出現(xiàn)的裂縫進(jìn)一步加寬，角部混凝土出現(xiàn)壓碎、脫落現(xiàn)象，并且伴有明顯的脆響，此時(shí)水平方向的加載已經(jīng)到達(dá)極限。位移控制的循環(huán)加載階段，當(dāng)水平位移達(dá)到20mm的循環(huán)階段時(shí)，墻體承載力達(dá)到了極限。試件2當(dāng)載荷繼續(xù)增大至330kN時(shí)，復(fù)合墻板的約束構(gòu)件連接處出現(xiàn)明顯的裂縫，之后再增大載荷，墻體底部座漿層裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大，當(dāng)載荷達(dá)到420kN時(shí)，約束構(gòu)件連接處處出現(xiàn)的裂縫進(jìn)一步加寬，伴有明顯的脆響，水平方向的加載已經(jīng)到達(dá)極限。位移控制的循環(huán)加載階段，當(dāng)水平位移達(dá)到22mm的循環(huán)階段時(shí)，墻體承載力達(dá)到了極限。試件3當(dāng)水平載荷達(dá)到240kN時(shí)，墻體兩側(cè)的邊緣約束構(gòu)件遭到破壞，開始出現(xiàn)裂縫，部分裂縫較大，貫穿南北，當(dāng)載荷達(dá)到420kN時(shí)，水平方向的加載已經(jīng)到達(dá)極限。位移控制的循環(huán)加載階段，當(dāng)水平位移達(dá)到18mm的循環(huán)階段時(shí)，墻體承載力達(dá)到了極限。

3.2滯回曲線

滯回曲線是是分析結(jié)構(gòu)抗震性能的主要指標(biāo)依據(jù)，本研究中試件頂點(diǎn)水平力P一位移△的滯回曲線見圖4～6，圖4～6中正向加載時(shí)為推力，反向加載時(shí)為拉力。根據(jù)圖4～6可知，試件1、2、3的滯回曲線都呈現(xiàn)梭型，出現(xiàn)了不同程度的捏攏現(xiàn)象，當(dāng)加載的載荷較小時(shí)，試件1、2、3滯回環(huán)包圍的面積很小，試件的結(jié)構(gòu)耗能和殘余變形都較小，試件屈服前加載曲線斜率變化小。由于試件1、2、3墻板和現(xiàn)澆邊緣的水平連接采用馬牙槎、粗糙面、T型槽等不同形式，試件1采用馬牙槎，試件2采用粗糙面形式，試件3采用T型槽形式，因此，3個(gè)試件的滯回特點(diǎn)不同：對(duì)于同一級(jí)加載下的曲線，試件1的承載力比試件2、試件3更高，表明試件1復(fù)合墻板的支撐作用更好。試件1加載初期剛度大，裂縫出現(xiàn)晚，試件2的極限位移最大。綜上，試件1的承載力最高。

3.3位移延性分析

延性系數(shù)也是衡量構(gòu)建抗震性能的一個(gè)重要指標(biāo)，是指骨架曲線下降到0.85Fmax時(shí)所對(duì)應(yīng)的極限位移與屈服位移的比值，試件1、2、3的位移延性系數(shù)見表2。根據(jù)表2可知，試件1、2、3的位移延性系數(shù)相差不大，試件1的位移延性系數(shù)最高，相對(duì)來(lái)說(shuō)復(fù)合墻體的抗倒塌能力最好。

4結(jié)語(yǔ)

文章主要分析了選裝配式復(fù)合墻板抗震性能，通過(guò)設(shè)置不同試件的墻板和現(xiàn)澆邊緣的水平連接形式進(jìn)行試驗(yàn)分析，結(jié)果表明試件1墻板和現(xiàn)澆邊緣的水平連接形式采用馬牙槎的抗震性能最好，具有一定的應(yīng)用前景。在今后的研究中，將繼續(xù)分析試件的應(yīng)變能力、耗能能力、變形能力、剛度退化等，為復(fù)合墻體在實(shí)踐中的應(yīng)用提供更多的理論數(shù)據(jù)。