谈砌块整浇墙骨架曲线的影响要素范文

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2011年哈尔滨工业大学做了10片足尺290mm厚砌块整浇墙的低周往复荷载试验［8－9］，用于研究各个参数对此种墙体的承载力、变形、耗能、延性等性能指标的影响，本文主要从竖向压应力、水平钢筋数量和分布、竖向钢筋数量以及不同砌筑方式4个方面来研究砌块整浇墙受剪性能和变形能力，为建立290厚砌块整浇墙受剪承载力公式做基础，也为我国首栋高度达到100m(檐口标高98.2m)的砌块整浇墙结构高层建筑提供设计依据．

1试验设计及参数

本次试验共设计10片足尺砌块整浇墙，墙片尺寸为1400mm×2200mm×290mm，底梁和顶梁尺寸见图1．本次试验主要研究墙体平面内各种力学性能，所以要有良好的侧向支撑装置以防止平面外侧倾，实际加载装置见图2．墙体所用砌块强度等级采用MU20，砌块孔洞率为53%，其中标准砌块尺寸为390mm×190mm×290mm，辅助砌块尺寸为190mm×190mm×290mm，见图3，所有孔洞全部用Cb20的专用细石混凝土灌浆，砌筑砂浆采用Mb10混合砂浆．从试验中墙体破坏模式可知，10片墙体中有4片发生剪切破坏，墙体编号为J1～J4;6片发生弯曲破坏，墙体编号为W1～W6．本次试验采用低周往复荷载加载方式研究墙体在压弯剪复合受力状态下的破坏状态，由于试件刚度较大，采用力－位移混合控制加载规则，在弹性阶段用力控制方法施加水平荷载，当试件开裂后，刚度有所下降，采用位移控制施加水平荷载。

2试验结果分析

通过10片砌块整浇墙低周往复荷载试验所得的滞回曲线提出墙体的骨架曲线，从竖向压应力、水平配筋、竖向配筋以及不同砌筑方式4个方面详细分析各参数对此种墙体骨架曲线的影响。

2.1竖向压应力对墙体骨架曲线影响

2.1.1墙体发生剪切破坏试验中J1～J4墙体发生剪切破坏，4片墙体的竖向配筋完全相同，水平配筋和竖向压应力不同，其目的是研究该种墙体在发生剪切破坏时竖向压应力和水平配筋对墙体骨架曲线的影响．墙体破坏形态见图4，墙体中下部发生多条平行且几乎等间距的“×”形交叉斜裂缝，裂缝角度略大于45°．从上述分析可知，竖向压应力对砌块整浇墙的骨架曲线有较大影响，当水平配筋率较低时，墙体容易发生脆性破坏，随着竖向压应力增大，墙体侧向承载力提高但延性降低;当水平配筋率较高时，随着竖向压应力增大，墙体侧向承载力和变形能力都相应提高．可见，我国《建筑抗震设计规范》规定混凝土砌块砌体抗震墙横向分布钢筋最小配筋率是合理的，但其值偏低．

2.1.2墙体发生弯曲破坏试验中W1～W6墙体发生弯曲破坏，6片墙体的水平配筋完全相同，竖向配筋和竖向压应力不同，其目的是研究此种墙体在发生弯曲破坏时竖向压应力、竖向配筋对墙体骨架曲线的影响．墙体在压弯剪共同作用下，呈现出纵向钢筋明显屈服、端部被压碎的破坏形态。

2.2水平配筋对墙体骨架曲线影响

分析在竖向压应力和竖向配筋相同时，水平配筋对墙体骨架曲线的影响．图8(a)墙体J1、J4的竖向压应力同为1.5MPa，竖向配筋率同为0.775%，当水平配筋从J4墙的210@400mm增长到J1墙的28@200mm时，受剪承载力最大值在正向加载时从388kN提高到406kN，提高了5%，当反向加载时从377kN提高到413kN，提高了10%，可见，提高水平配筋率可提高墙体抗剪能力，但是，变形能力却没有提高，这与文献［3－4］的认识不同．在下降段J1承载力迅速衰减，试验结束后发现J1墙一侧端部的第三皮到第五皮之间的芯柱混凝土未灌实，从而影响了该侧受拉钢筋的锚固，搭接钢筋错动引起承载力陡降，最终发生脆性破坏．图8(b)墙体J2、J3竖向压应力同为2.0MPa，竖向配筋率同为0.775%．在正向加载时受剪承载力比较接近，反向加载时差别较大，当水平钢筋从J3的210@400mm增长到J2的28@200mm时，受剪承载力最大值从415kN降低到388kN，降低了7%，与通常的认识不同，这是由于竖向荷载过大反而使水平钢筋没有被充分利用，墙体发生脆性破坏，从而导致承载力降低．在正向加载时，J2、J3延性基本相近，反向加载时J2开裂后的变形能力比J3好，表现出水平配筋率高延性好的性质．

2.3竖向配筋对墙体骨架曲线影响

本节分析在竖向压应力和水平配筋相同时，竖向配筋对墙体骨架曲线的影响．图9(a)、(b)中，当竖向压应力为1.5MPa时，竖向钢筋配置不同，墙体受剪承载力最大值比较相近，但延性相差较大，如W3墙体(ρv=0.29%)开裂后受剪承载力降低速度比W1、W6(ρv=0.23%)缓慢很多，延性更好，可见，竖向钢筋对墙体开裂后变形能力影响显著，提高竖向配筋率可提高墙体延性．图9(c)、(d)中，当竖向压应力为2.0MPa时，墙体受剪承载力从W5(ρv=0.23%)的412kN变化到W4(ρv=0.29%)的364kN，降低了13%，且承载力衰减较快，说明高的竖向配筋并没有提高墙体受剪承载力和延性，而是起到了相反的作用，与图9(a)、(b)表现出相反的特征，与图8(b)相似．究其原因，在竖向压应力较高时，如果竖向钢筋配置较多，钢筋没有达到屈服，使混凝土首先被压碎而导致脆性破坏，最终导致墙体受剪承载力和延性都降低，可见，我国《砌体结构设计规范》中限制竖向荷载的大小是合理的．

2.4砌筑方式对墙体骨架曲线影响

W1和W6、W2和W5配筋方式和施加的竖向荷载完全相同，只是砌筑方式不同，W1、W2墙体的最下一层端部用现浇混凝土代替砌块，而W5、W6全部都用砌块砌筑而成．图10对比砌筑方式不同对墙体骨架曲线的影响．图10(a)墙体竖向压应力为1.5MPa，图10(b)是2.0MPa，两图的骨架曲线形状相似，尤其在反向加载时形状更加相似，只是图10(b)在正向加载时有些差别，可见，砌筑方式不同对骨架曲线形状影响不大，可以忽略。

3结论

(1)竖向压应力对砌块整浇墙平面内抗剪性能有很大影响，随着竖向压应力增大，墙体侧向承载力提高．竖向压应力对墙体延性影响与水平配筋率有关，当水平配筋率较低时，竖向压应力增大，延性降低;当水平配筋率较高时，延性提高．2)水平配筋率对墙体骨架曲线形状的影响与竖向压应力有关，当竖向压应力较小时(1.5MPa)，随着水平配筋率提高，墙体侧向承载力提高但变形能力降低;当竖向压应力较大时(2.0MPa)，随着水平配筋率提高，墙体侧向承载力降低但变形能力却有提高．3)竖向配筋对墙体受剪承载力和变形能力的影响与其所承受的竖向压应力有关，当竖向压应力较小时(1.5MPa)，提高竖向配筋可以提高墙体抗剪能力和变形能力;当竖向压应力较大时(2.0MPa)，却与之相反，可见，过多的竖向配筋不能充分发挥作用，最终是砌块被压碎而导致墙体发生脆性破坏．4)砌筑方式不同对骨架曲线形状影响不大，侧向承载力和变形能力都比较接近．

作者：赵艳王凤来张厚丁向奎李利刚单位：哈尔滨工业大学土木工程学院 佳木斯大学建筑工程学院 黑龙江省建设集团有限公司