第 2 期周晓洁, 等 : 采用内置式构造方案的空心砌块墙体抗震性能试验 211 引言与黏土砖相比, 混凝土小型空心砌块因其自重轻施工速度快保护耕地等优点在建筑业中得到广泛应用空心砌块砌体结构不仅适用于低层建筑, 同时通过设置水平和竖向钢筋, 以及构造柱 ( 芯柱 ) 和圈梁等构件形成配筋

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1 第 38 卷第 2 期 2018 年 4 月地震工程与工程振动 EARTHQUAKEENGINEERINGANDENGINEERINGDYNAMICS Vol.38No.2 Apr.2018 文章编号 : (2018) DOI: /j.eeev zhouxj.024 采用内置式构造方案的空心砌块墙体抗震性能试验周晓洁 1,2, 宋林杰 1,2, 陈培奇 1,2, 寇晓媛 1,2 1,2, 张建新 (1. 天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室, 天津 ;2. 天津城建大学土木工程学院, 天津 ) 摘要 : 为适应农村自建房的局限性和低成本要求, 提出内置式新型空心砌块墙体构造方案内置式墙体充分利用单排孔空心砌块外形特点, 砌块本身作为构造暗柱芯柱或斜撑的模壳, 免去模板支护过程, 省时省料进行了 4 榀内置式构造方案墙体水平低周往复荷载试验, 研究了不同构造方案下墙体的破坏过程破坏形态承载能力位移延性和耗能能力等, 分析了墙体破坏机理研究表明 : 内置构造暗柱芯柱或斜撑使墙体承载力和刚度明显提高, 位移延性和耗能能力显著改善经综合分析, 建议最优构造方案为墙体两端构造暗柱和芯柱集中布置, 同时于墙体中部适当增设芯柱, 并通过水平拉结筋网片保证构造暗柱和芯柱的有效拉结和共同工作关键词 : 空心砌块墙体 ; 内置式构造方案 ; 构造暗柱 ; 芯柱 ; 水平低周往复荷载试验 ; 抗震性能中图分类号 :TU365;TU 文献标志码 :A Seismicperformancetestofholowblockwalswith built inconstructionaldetails ZHOUXiaojie 1,2,SONGLinjie 1,2,CHENPeiqi 1,2,KOUXiaoyuan 1,2,ZHANGJianxin 1,2 (1.TianjinKeyLaboratoryofCivilBuildingsProtectionandReinforcement,Tianjin300384,China; 2.SchoolofCivilEngineering,TianjinChengjianUniversity,Tianjin300384,China) Abstract:Inordertoadapttothelimitationsandlowcostrequirementsofruralself builthousing,akindofnew holowblockwalswithbuilt inconstructionaldetailsisproposed.thebuilt inwalsfulyutilizedthecharacteristics ofsingleholeholowblockshapebyusingblockitselfasaformworkofstructuralembeddedcolumns,corecolumns ordiagonalbracings,whicheliminatestemplatesupportingprocesandsavestimeandmaterial.low cyclichori zontalloadingtestswereperformedonfourpiecesofholowblockwalswithbuilt inconstructionaldetails.based ontheexperiments,thedamageproces,failuremode,loadcaryingcapacity,displacementductilityandenergy disipationcapacitywerestudiedandthefailuremechanismofwalswerediscused.thetestresultsindicatethat thebearingcapacity,stifnes,ductilityandenergydisipationcapacityofwalswithbuild instructuralembedded columns,corecolumnsordiagonalbracingswereimprovedobviously.throughcomprehensiveanalysis,theoptimal constructionaldetailsforwalaresuggestedthatstructuralembeddedcolumnsandcorecolumnscentralizedlayoutat bothends,andappropriatecorecolumnsareaddedinthecentreofthewals,whilethroughthehorizontalsteeltie meshtoensurethattheefectivelyandcooperationworkofstructuralembeddedcolumnsandcorecolumns. Keywords:holowblockwals;built inconstructionaldetails;embeddedstructuralcolumn;corecolunm;low cyclic horizontalloadingtests;seismicperformance 收稿日期 : ; 修订日期 : 基金项目 : 国家自然科学基金项目 ( ); 国家科技支撑计划课题 (2015BAL03B02); 天津市科技特派员项目 (17JCTPJC51600) Supported by: NationalNaturalScience Fundation ofchina( );NationalScience and Technology Supporting Program (2015BAL03B02);TianjinCityScienceandTechnologyCorespondentProjeet(17JCTPJC51600) 作者简介 : 周晓洁 (1972-), 女, 副教授, 博士, 主要从事工程结构抗震研究.E mail:zhouxj88888@126.com 通讯作者 : 陈培奇 (1972-), 男, 副教授, 硕士, 主要从事工程结构抗震研究.E mail:cpq@tcu.edu.cn

2 第 2 期周晓洁, 等 : 采用内置式构造方案的空心砌块墙体抗震性能试验 211 引言与黏土砖相比, 混凝土小型空心砌块因其自重轻施工速度快保护耕地等优点在建筑业中得到广泛应用空心砌块砌体结构不仅适用于低层建筑, 同时通过设置水平和竖向钢筋, 以及构造柱 ( 芯柱 ) 和圈梁等构件形成配筋空心砌块砌体结构, 可有效改善结构整体性和延性, 因此同样适用于多层和中高层建筑, 所以, 大力发展和完善空心砌块砌体结构体系及抗震设计理论, 具有重要的现实意义针对空心砌块墙体的约束方式, 近年来不同学者提出了不同方案, 如圈梁 - 构造柱体系 [1-2] 圈梁 - 构造柱 - 芯柱复合体系 [3-5] 构造柱 ( 芯柱 )- 水平条带体系 [1,6,7] [8] 预应力空心砌块墙体等目前国内研究和应用较多的是圈梁 - 构造柱体系和圈梁 - 构造柱 - 芯柱复合体系, 相关试验及有限元分析表明, 设置构造柱及芯柱可显著改善空心砌块墙体的脆性, 提高墙体抗震性能, 若墙体中间部位增设构造柱和芯柱, 则改善效果更佳构造柱 ( 芯柱 )- 水平条带体系通过对空心砌块墙体的纵横约束, 提高了砌体承载能力和变形能力, 水平条带可以是水平钢筋 [7] 也可以是水平钢丝网或水平配筋带 [1,6] 空心砌块墙体施加预压应力后, 其极限荷载初始刚度延性系数等均得到提高, 且墙体受力更均匀, 但施工较复杂钢筋混凝土构造柱和芯柱相比, 施工质量更易保证, 但施工工序复杂且造价高, 不适用于村镇低成本建筑为解决上述问题, 因此, 曹万林 [9-10] 等研发了施工更为简便的带构造暗柱方孔的保温承重混凝土砌块, 试验结果表明, 带构造暗柱的砌块墙体比普通带芯柱砌块墙体具有更高的承载力延性及耗能能力, 且带构造暗柱承重混凝土砌块房屋克服了普通混凝土空心砌块结构纵横墙连接弱整体性差的缺陷综上所述, 已有墙体构造措施均有较好的抗震性能改善效果, 但有时施工较繁琐且需要专用设施随着我国空心砌块砌体结构在农村民房中的大量应用, 有必要进一步研究施工简便且对施工设备要求低的墙体构造措施, 以适应农村地区村民建房的局限性和低成本要求文中给出 4 种内置式新型空心砌块墙体构造方案, 分别为内置斜撑内置构造暗柱及芯柱的配筋空心砌块墙体构造方案, 内置式墙体构造充分利用了常见空心砌块外形特点, 钢筋放置于砌块孔洞中, 免去模板支护过程, 操作简便, 省时省料文中采用试验研究和理论分析相结合的方法, 首先进行了不同构造措施空心砌块墙体水平低周往复荷载试验, 基于试验结果讨论了不同构造措施对墙体抗震性能改善效果, 并进行了机理分析, 所得结论对空心砌块砌体结构在农村自建房中的应用具有一定参考价值和指导意义 1 试验简介 1.1 试件设计及制作共设计制作了 4 片空心砌块墙体, 试件基本情况见表 1, 试件示意见图 1 其中, 试件 ZW 1 为构造暗柱与芯柱集中布置, 试件 ZW 2 为构造暗柱与芯柱分散布置, 试件 XCW 1 为构造暗柱加内置斜撑布置方案内置混凝土斜撑上下两端均分别与顶梁和底梁可靠连接, 因斜撑的制作成形需与砌块尺寸相匹配, 因此最终布置示意如图 1(d) 所示表 1 试件基本情况 Table1 Designingconditionsofspecimens 序号试件编号构造暗柱设置情况芯柱设置情况斜撑设置情况墙体构造示意图 1 PW 否否否 2 ZW -1 墙端孔洞内置紧临墙端孔洞内置否 3 ZW -2 墙端孔洞内置沿墙宽三分点处内置 ( 两道 ) 否 4 XCW -1 墙端孔洞内置否是墙体主砌块尺寸为 395mm 190mm 190mm, 辅砌块尺寸为 190mm 190mm 190mm, 顶梁及内置斜撑部分采用的 U 型砌块尺寸为 190mm 190mm 190mm, 砌块强度等级为 MU7.5, 砌筑砂浆强度等级为 Mb7.5 墙体内置构造暗柱及芯柱截面尺寸约为 130mm 130mm, 内置斜撑截面尺寸约为 135mm 130mm 构造暗柱纵筋采用 4 8, 箍筋采用 6@100, 柱端箍筋加密 6@70; 芯柱及斜撑纵筋采用 1 8; 顶

１３３６３４７８５２３５墙体砌筑时沿墙高每两皮砌块设置一道水平接结筋网片对于试件ＺＷ１钢筋网片一端伸入构造暗柱和芯柱另一端伸入墙体不少于５００ｍｍ对于试件ＺＷ２拉结筋网片一端伸入墙端构造暗柱一端伸入芯柱

3 地２１２震工程与工程振动第３８卷梁纵筋为４１２箍筋为６１００试件所用钢筋和混凝土的实测力学性能见表２图１试件示意图Ｆ１Ｇｌｖｗｏｆｐｍ表２材料实测力学参数Ｔｂｌ２Ｍｕｄｍｈｐｍｏｆｍｌ构造暗柱芯柱纵筋８ＭＰ构造暗柱箍筋６顶梁混凝土构造暗柱ｆｕｍ芯柱混凝土ｆｕｍｆｙｍｆｕｍＥｍ１０ｆｙｍｆｕｍＥｍ１０５２７２１８９３８６８５５７２２１３３６３４７８５２３５墙体砌筑时沿墙高每两皮砌块设置一道水平接结筋网片对于试件ＺＷ１钢筋网片一端伸入构造暗柱和芯柱另一端伸入墙体不少于５００ｍｍ对于试件ＺＷ２拉结筋网片一端伸入墙端构造暗柱一端伸入芯柱有效拉结对于试件ＸＣＷ１拉结钢筋网片一端伸入墙端构造暗柱一端伸入斜撑有效拉结如图１所示灌孔混凝土每４００ｍｍ５００ｍｍ捣实一次或边浇筑混凝土边捣实试件制作见图２图２试件制作Ｆ２Ｓｐｍｕｄｏｕｏ

第 2 期周晓洁, 等 : 采用内置式构造方案的空心砌块墙体抗震性能试验 213 1.2 试验装置及加载制度 1.2.1 试验装置采用水平低周往复加载试验方法, 试验加载装置如图 3 所示分别在水平顶梁两端 1/4 处通过两个千斤顶施加竖向荷载至预定值, 并在试验过程中保持不变千斤顶上部安装低摩阻滑动板, 水平加载时可使千斤顶随上部滑动板水平移动采用 2000kN 电液饲服作动器对梁端截面中心位置施加水平荷载, 通过作动器端部钢板和四根拉杆实现水平荷载的往复施加图 3 试验加载装置 Fig.

2 加载制度本试验采用控制位移加载中的变幅等幅混合加载法, 加载制度见图 4, 其中层间位移角 δ=δ/h,δ 为墙顶水平位移,h 为墙体净高 (h=1600mm) 加载过程如下 : 首先是竖向荷载预加载, 取竖向荷载 80kN( 即每个千斤顶施加 40kN), 重复加载 2~3 次, 以消除试件内部组织的不均匀性, 检查各仪器是否工作正常 ; 接着是水平荷载预加载, 取水平控制位移 Δ

4 第 2 期周晓洁, 等 : 采用内置式构造方案的空心砌块墙体抗震性能试验试验装置及加载制度试验装置采用水平低周往复加载试验方法, 试验加载装置如图 3 所示分别在水平顶梁两端 1/4 处通过两个千斤顶施加竖向荷载至预定值, 并在试验过程中保持不变千斤顶上部安装低摩阻滑动板, 水平加载时可使千斤顶随上部滑动板水平移动采用 2000kN 电液饲服作动器对梁端截面中心位置施加水平荷载, 通过作动器端部钢板和四根拉杆实现水平荷载的往复施加图 3 试验加载装置 Fig.3 Testloadingsetup 加载制度本试验采用控制位移加载中的变幅等幅混合加载法, 加载制度见图 4, 其中层间位移角 δ=δ/h,δ 为墙顶水平位移,h 为墙体净高 (h=1600mm) 加载过程如下 : 首先是竖向荷载预加载, 取竖向荷载 80kN( 即每个千斤顶施加 40kN), 重复加载 2~3 次, 以消除试件内部组织的不均匀性, 检查各仪器是否工作正常 ; 接着是水平荷载预加载, 取水平控制位移 Δ =0.1mm, 对试件预加水平反复荷载两次, 观察墙体受力试验装置仪器仪表是否工作正常 ; 最后正式加载, 将竖向荷载加到预定值 160kN( 即墙体竖向压应力为 0.35MPa), 墙体开裂 ( 层间位移角约 1/2000) 前, 各位移幅值循环一次, 墙体开裂后, 各位移幅值循环三次, 直至试件水平承载力下降到最大承载力的 85% 以下时, 试验停止图 4 加载制度 Fig.4 Loadinghistory 图 5 位移计布置示意 Fig.5 Displacementsensorlayout 1.3 测试内容 (1) 裂缝观测观测墙体首条裂缝出现的位置裂缝开展和裂缝宽度的发展过程, 以及试件破坏时最终裂缝分布形式

5 214 地震工程与工程振动第 38 卷试验结束后, 剥去砌块, 观察墙体骨架即构造暗柱芯柱及斜撑的裂缝开展情况 (2) 位移测量墙体的水平位移由位移计量测, 位移计布置示意如图 5 所示位移计支架固定在压梁上 ; 墙体左侧顶端沿水平方面并列布置两个位移计, 取其平均值作为墙顶水平位移 ; 底端布置一个位移计, 以测得墙底水平位移 (3) 钢筋应变测量为研究内置于墙体的构造暗柱芯柱及斜撑的受力特点及对墙体受力的贡献, 试验过程中需监测纵筋应变, 每根纵筋沿其长度方向均匀布置 5 个应变片 2 试验结果及分析 2.1 试件破坏过程及破坏形态试件破坏过程分 3 个阶段, 即弹性阶段裂缝开展阶段和破坏阶段各墙体最终破坏形态如图 6 所示, 最终裂缝分布情况如图 7 所示 (1) 试件 PW 墙顶水平位移 Δ=h/5000(h=1600mm) 之前, 无明显现象 ;Δ=h/3000 时, 墙体底部 1~2 皮砌块水平灰缝开裂 ;Δ=h/2000 时, 水平灰缝裂缝扩展, 进而竖向灰缝开裂, 此后各位移幅值循环 3 次 ;Δ=h/1500 时, 墙体中部阶梯型灰缝裂缝形成, 裂缝宽度 1mm, 个别砌块出现裂缝 ;Δ=h/1000 时, 阶梯型灰缝裂缝继续扩展并形成主裂缝, 裂缝宽度 1.5mm, 墙体水平承载力达到最大值, 此后承载力下降 ;Δ=h/700 时, 墙体右下角个别砌块压酥胀裂, 阶梯型主裂缝处砂浆掉落, 形成通透裂缝, 宽度达 20mm, 墙体沿阶梯型裂缝被劈裂成两部分, 水平承载力下降到最大荷载的 85% 以下, 试验结束 (2) 试件 ZW 1 水平位移 Δ=h/7000 之前, 无明显现象 ;Δ=h/5000 时, 墙体底部水平灰缝出现发丝裂缝 ;Δ=h/1500 时, 墙体中下部水平灰缝及竖向灰缝断续开裂, 以后各位移幅值循环 3 次 ;Δ=h/1000 时, 水平及竖向灰缝扩展形成阶梯型灰缝裂缝, 裂缝宽度 1mm, 墙体底部两端部分砌块开裂, 裂缝宽度 0.5mm;Δ=h/300 时, 阶梯型灰缝裂缝继续开展达 1.5mm, 灰缝砂浆开始掉落 ;Δ=h/200 时, 阶梯型主裂缝形成, 且主裂缝中部有水平滑移段, 裂缝最宽达 6.0mm, 砌块裂缝最宽达 4.0mm, 此时水平承载力达到最大值, 之后承载力下降 ;Δ= h/150 时, 部分砌块压酥掉落, 暗柱端部外侧砌块起皮剥落, 墙体水平承载力下降到最大荷载的 85% 以下, 试验结束剥去砌块观察墙体骨架情况, 发现沿阶梯形主裂缝发展方向, 左侧芯柱上端和右侧芯柱下端均发生明显剪切破坏, 而芯柱外侧的构造暗柱破坏程度稍轻 (3) 试件 ZW 2 水平位移 Δ=h/7000 之前, 无明显现象 ;Δ=h/5000 时, 墙体下方水平灰缝出现发丝裂缝 ;Δ=h/1500 时, 墙体两侧中下部水平灰缝及竖向灰缝断续开裂, 以后各位移幅值循环 3 次 ;Δ=h/1000 时, 水平及竖向灰缝扩展形成阶梯型, 同时墙体右下部个别砌块开裂 ;Δ=h/200 时, 阶梯形主裂缝形成, 且主裂缝中部有水平滑移段 ( 滑移段长度比试件 ZW 1 小 ), 裂缝宽度最大达 6mm, 暗柱底部砌块肋壁起皮剥落, 水平承载力达到最大值, 此后承载力下降 ;Δ=h/150 时, 砌块裂缝达 10mm, 墙体右下部 ( 构造暗柱和芯柱之间, 且沿主裂缝 ) 砌块压酥胀裂并掉落, 形成架空现象 ;Δ=h/100 时, 墙体水平承载力下降到最大荷载的 85% 以下, 试验结束剥去砌块观察墙体骨架情况, 发现构造暗柱和芯柱之间的拉结筋网片部分断裂, 部分基本完好, 说明拉结筋网片始终发挥着作用沿阶梯形主裂缝发展方向, 墙体中部芯柱及端部构造暗柱均有明显剪切裂缝 (4) 试件 XCW 1 水平位移 Δ=h/7000 之前, 无明显现象 ;Δ=h/5000 时, 墙体顶端水平灰缝首先出现发丝裂缝 ;Δ= h/1000 时, 沿斜撑 ( 左下右上 ) 下边缘水平及竖向灰缝开裂形成阶梯型, 以后各位移幅值循环 3 次 ;Δ= h/700 时, 斜撑 ( 左下右上 ) 下方阶梯型灰缝裂缝扩展, 裂缝宽度 1mm, 此后该裂缝开展并不显著, 斜撑 ( 左上右下 ) 根部下方灰缝开裂, 墙体中部个别砌块开裂 ;Δ=h/300 时, 两斜撑根部上方均出现阶梯型裂缝 ( 基本对称 ), 并逐渐形成主裂缝, 且主裂缝中部有水平滑移段, 灰缝裂缝达 8mm, 伴有砂浆掉落及砌块滑移现象, 水平承载力达到最大值 ;Δ=h/200 时, 灰缝砂浆掉落, 裂缝达 12mm, 砌块裂缝达 6mm, 斜撑根部上方砌块胀裂 ;Δ=h/150 时, 两斜撑根部上方砌块压酥胀裂掉落, 墙体水平承载力下降到最大荷载的 85% 以下, 试

6 第２期周晓洁等采用内置式构造方案的空心砌块墙体抗震性能试验２１５验结束剥去砌块观察墙体骨架情况发现构造暗柱和斜撑之间的拉结筋网片部分断裂部分基本完好说明拉结筋网片始终发挥着作用除与水平滑移段相交处的斜撑有些许损伤外斜撑基本完好墙端构造暗柱根部均有剪切斜裂缝图６各试件最终破坏形态Ｆ６Ｕｌｍｆｌｕｍｏｄｏｆｐｍ图７各试件最终裂缝分布Ｆ７Ｕｌｍｋｄｂｕｏｏｆｐｍ

7 216 地震工程与工程振动第 38 卷综上所述, 试件 PW 破坏时, 沿阶梯形主裂缝被劈裂成两部分, 脆性特征显著 ; 试件 ZW 1 和 ZW 2 破坏时, 沿主裂缝方向, 墙体内构造暗柱和芯柱均出现斜裂缝或发生剪切破坏, 说明构造暗柱和芯柱对墙体性能的发挥起到了一定作用, 墙体承载力和延性得到改善二者的不同点是, 由于试件 ZW 2 中构造暗柱和芯柱分散布置, 且设置有拉结钢筋网片, 所以墙体构造更均匀, 有利于墙体的整体约束效果, 所以试件 ZW 2 破坏时裂缝开展充分且分布均匀, 主裂缝中间的水平滑移段也较短但墙体右侧芯柱与构造暗柱之间局部砌体破损严重, 甚至出现架空现象, 这是不利的方面, 说明墙体端部仍是受力关键, 应采取加强措施 ; 试件 XCW 1 破坏时, 墙体中上部开裂及损伤情况较轻, 但两个斜撑根部及周边砌体破损严重, 且有水平滑移段其主要原因是, 水平荷载作用下斜撑根部与其附近砌体刚度相差较大, 往复荷载作用下二者的相互作用导致砌体破损严重, 可通过增强斜撑根部附近砌体的刚度和强度 ( 如提高相应部位砌体灌孔率等 ) 来改善上述情况, 有待进一步研究 2.2 滞回曲线各试件滞回曲线如图 8 所示开裂前, 试件处于弹性状态, 荷载 - 位移关系大致为直线 ; 开裂后, 试件进入非线性状态, 起初滞回环呈梭形较饱满, 滞回环面积随往复加载逐渐增大 ; 当墙体剪切变形及裂缝闭合现象出现后, 滞回曲线显现捏缩特征, 滞回环形态不再饱满, 墙体耗能能力降低由图 8 可以看出, 墙体设置构造暗柱芯柱或斜撑后, 其耗能能力比试件 PW 明显提高 ; 试件 ZW 1 滞回环呈倒 S 形, 而试件 ZW 2 和 XCW 1 滞回环呈弓形, 说明后两者的耗能能力更好图 8 各试件滞回曲线 Fig.8 Hysteresiscurvesofspecimens 2.3 骨架曲线取各加载循环中第一个循环峰值点连成的包络线作为骨架曲线, 如图 9 所示骨架曲线的开裂点峰值点和破坏荷载点是骨架曲线的主要特征点其中, 开裂点指用肉眼明显观察到墙体出现水平及竖向灰缝裂缝时所对应的荷载和位移 ; 峰值点指骨架曲线中最大荷载值及对应位移 ; 破坏荷载点取试件最大承载力出现后, 随变形增加承载力下降至最大值 85% 时的荷载和相应变形骨架曲线特征点实测数据见表 3, 表中数据为正反两个方向特征点的平均值图 9 骨架曲线 Fig.9 Skeletoncurvesofspecimens

8 第 2 期周晓洁, 等 : 采用内置式构造方案的空心砌块墙体抗震性能试验 217 表 3 墙体试验结果 Table3 Testresultofspecimens 试件编号开 P cr (kn) 裂 Δ cr (mm) 峰 P max (kn) 值 Δ max (mm) P u (kn) 破坏 Δ u (mm) K e (kn mm -1 ) μ PW ZW ZW XCW 注 :(1)P cr P max P u 分别为试件开裂荷载峰值荷载和破坏荷载 ( 取两个加载方向的平均值 );(2)Δ cr Δ max Δ u 分别为试件开裂荷载位移峰值荷载位移和破坏荷载位移 ( 取两个加载方向的平均值 );(3)K e 为墙体等效初始刚度,K e =P cr /Δ cr ;(4)μ 为位移延性系数,μ=Δ u /Δ cr 由图 9 和表 3 可知 : (1) 构造暗柱芯柱或斜撑的设置使墙体开裂荷载平均提高约 175.6% (2) 构造暗柱芯柱或斜撑的设置使墙体峰值荷载提高相比于试件 PW, 试件 ZW 1 提高约 54.5%, 试件 ZW 2 和 XCW 1 提高程度相近约 78.3%, 说明从承载力角度, 构造暗柱与芯柱分散布置及内置斜撑方案更有利 (3) 构造暗柱芯柱或斜撑的设置使墙体等效初始刚度提高相比于试件 PW, 试件 ZW 1 提高约 75.3%, 试件 ZW 2 和 XCW 1 提高程度相近约 35.1%, 说明从等效初始刚度角度, 构造暗柱与芯柱集中布置方案更有利 (4) 构造暗柱芯柱或斜撑的设置使墙体位移延性显著提高相比于试件 PW, 试件 ZW 1 提高约 369.1%, 试件 ZW 2 提高约 316.3%, 试件 XCW 提高约 199.6%, 即构造暗柱与芯柱集中布置方案提高程度最高 (5) 构造暗柱和芯柱分散布置及内置斜撑对墙体峰值荷载的提高较为有利, 且提高程度较大, 而从延性角度前者更好, 说明内置斜撑构造方案尚需改进, 改进关键点为斜撑根部范围砌体强度和刚度的提高 2.4 刚度退化曲线各试件割线刚度退化曲线见图 10 由图 10 可知, 内置构造暗柱芯柱或斜撑试件的初始刚度比试件 PW 大很多, 宏观裂缝出现之后试件 PW 的刚度迅速衰退直至破坏, 而其它 3 个试件在宏观裂缝出现至达到极限承载力之前, 刚度退化幅度较大 ( 大于试件 PW), 之后刚度退化趋于平缓加载至出现宏观裂缝时, 试件 PW 刚度衰减至初始刚度的 86%, 试件 ZW 1 ZW 2 和 XCW 1 分别衰减至初始刚度 73% 77% 和 76%; 极限承载力时, 试件 PW 刚度衰减至初始刚度的 44%, 试件 ZW 1 ZW 2 和 XCW 1 刚度分别衰减至初始刚度的 13% 8% 和 11%, 说明峰值荷载以前, 内置暗柱芯柱或斜撑试件的刚度退化幅度比试件 PW 更大 ; 破坏荷载时, 试件 PW 刚度持续衰减至初始刚度的 10%, 随后发生脆性破坏, 而试件 ZW 1 ZW 2 和 XCW 1 刚度衰减趋于缓和, 分别至初始刚度的 5% 3% 和 3%, 且变形能力大幅度改善, 说明比试件 PW 具有更好的持续抗震能力图 10 刚度退化曲线 Fig.10 Curvesofstifnesdegradation 图 11 各试件累积耗能 Fig.11 Cumulativeenergydisipationofspecimens

9 ２１８地震工程与工程振动第３８卷２５耗能能力各试件在不同位移角幅值下的累积耗能如图１１所示可以看出内置构造暗柱芯柱或斜撑后墙体耗能能力明显提高其中构造暗柱和芯柱分散布置方案耗能能力优于集中布置方案峰值荷载以前内置斜撑墙体耗能能力优于构造暗柱和芯柱分散布置方案但峰值荷载以后构造暗柱和芯柱分散布置方案逐渐显现出耗能能力上的优势２６钢筋应变分析图１２给出试件ＺＷ１ＺＷ２和ＸＣＷ１正向加载推时右侧构造暗柱右筋右侧芯柱纵筋以及左上右下斜撑纵筋应变情况由图１２ｂ可以看出整个加载过程中试件ＺＷ１右柱右筋上部和下部应变符号相反说明构造柱１中墙端构造暗柱与芯柱集中布具有弱框架受力特点反弯点约在柱中上部其主要原因在于试件ＺＷ置此时构造暗柱和芯柱组合截面尺寸及刚度均较大又因为柱筋和圈梁钢筋有效拉结且连接节点处混凝土整体浇注于是圈梁与构造暗柱芯柱形成弱框架体系右芯柱筋则主要以拉应变为主且因配筋少所以２为墙端构造暗柱与芯柱分散布置弱框架效应不明显从图应变值较大最终纵筋根部屈服试件ＺＷ１２ｄ可以看出构造暗柱和芯柱均呈现弯曲受力特点位于墙体端部的构造暗柱纵筋应变大于位于墙体中部的芯柱纵筋应变内置斜撑试件ＸＣＷ１的略微显现弱框架效应但不明显从图１２ｆ可以看出右柱右筋主要呈现弯曲受力特点左上右下斜撑受拉且纵筋拉应变较大最终屈服说明内置斜撑在墙体受力中贡献较大图１２纵筋应变Ｆ１２Ｓｏｆｈｌｏｕｄｌｂ

10 第 2 期周晓洁, 等 : 采用内置式构造方案的空心砌块墙体抗震性能试验结论文中对内置式新型空心砌块墙体构造方案进行了抗震性能试验研究, 所得结论对空心砌块砌体结构在农村自建房工业厂房多层及中高层建筑应用中具有参考价值和指导意义主要结论如下 : (1) 内置式墙体构造充分利用了常见单排孔空心砌块外形特点, 砌块本身做为构造暗柱芯柱或斜撑的模壳, 免去模板支护过程, 操作简便, 省时省料, 适用于农村自建房建设, 但施工过程应注意边浇筑混凝土边捣实, 保证混凝土浇捣质量 (2) 内置构造暗柱芯柱或斜撑的设置使墙体开裂荷载极限承载力等效初始刚度均明显提高, 墙体位移延性和耗能能力显著改善 (3) 构造暗柱和芯柱分散布置及内置斜撑对墙体峰值荷载的提高程度较大, 而从延性角度前者更好, 说明内置斜撑构造方案尚需改进 (4) 构造暗柱和芯柱集中布置时, 墙体两端构造暗柱可产生一定弱框架效应, 对墙体端部约束效果更好 ; 构造暗柱和芯柱分散布置时, 水平拉结钢筋网片 ( 两端应与构造暗柱及芯柱可靠拉结 ) 有利于构造暗柱和芯柱参与工作, 使墙体构造更加均匀, 墙体约束效果进一步改善, 有利于墙体承载力延性及耗能能力等的发挥经综合分析, 本文建议最优方案为 : 墙体两端构造暗柱和芯柱集中布置, 同时根据需要 ( 如墙体较长时 ) 在墙体中间部位增设芯柱参考文献 : [1] 周锡元, 李万举, 闫维明, 等. 构造柱约束的混凝土小砌块墙体抗震性能的试验研究 [J]. 土木工程学报,2006,39(8): ZHOUXiyuan,LIWanju,YANWeiming,etal.Anexperimentalstudyontheseismicbehaviorofsmalconcreteblockwalsconfinedbytiecol umnsandbeams[j].chinacivilengineeringjournal,2006,39(8):45-50.(inchinese) [2] 肖建庄, 黄江德, 姚燕. 再生混凝土砌块墙体抗震性能试验研究 [J]. 建筑结构学报,2012,33(2): XIAOJianzhuang,HUANGJiangde,YAOYan.Testonseismicbehaviorofrecycledconcreteblockwals[J].JournalofBuildingStructures, 2012,33(2): (inChinese) [3] 闫维明, 周宏宇, 周锡元, 等. 带构造柱双排孔混凝土空心砌块墙抗震性能试验研究 [J]. 建筑结构学报,2005,26(4): YANWeiming,ZHOUHongyu,ZHOUXiyuan,etal.Experimentalstudyonseismicbehaviorofsmalconcreteholowblockwalsrestrictedby constructionalcolumns[j].journalofbuildingstructures,2005,26(4):64-69(inchinese) [4] 金伟良, 徐铨彪, 潘金龙, 等. 不同构造措施混凝土空心小型砌块墙体的抗侧力性能试验研究 [J]. 建筑结构学报,2001,22(12): JINWeiliang,XUShuanbiao,PANJinlong,etal.Experimentalstudyonlateralresistancebehaviorofsmalconcreteholowblockwalwithdiferent constructionalmeasures[j].journalofbuildingstructures,2001,22(12):64-72.(inchinese) [5] 金伟良, 潘金龙, 徐铨彪, 等. 不同构造措施的混凝土小型空心砌块单片墙的力学性能分析 [J]. 建筑结构,2003,33(7): JINWeiliang,PANJinlong,XUShuanbiao,etal.Mechanicsanalysisofconcreteholowsmal sizedbrickwalwithdiverseconstructionaldetails [J].BuildingStructure,2003,33(7):70-72.(inChinese) [6] 李利群, 刘伟庆. 约束混凝土小型空心砌块砌体抗震性能试验研究 [J]. 南京建筑工程学院学报,2001(2): LILiqun,LIUWeiqing.Experimentalresearchonseismicbehaviorofrestrainedsmal sizeconcreteblockmasonry[j].journalofnanjingarchitec turalandcivilengineeringinstitute,2001(2):19-26.(inchinese) [7] 祝英杰, 杨文辉, 于德湖. 配筋高强度等级混凝土砌块墙抗震性能研究 [J]. 建筑结构,2014,44(15): ZHUYingjie,YANGWenhue,YUDehu.Studyonseismicperformancehigh strengthconcreteblockwals[j].buildingstructure,2014,44(15): (inChinese) [8] 孙伟民, 胡晓明, 郭樟根, 等. 预应力砌体抗震性能的试验研究 [J]. 建筑结构学报,2003,24(6): SUNWeimin,HUXiaoming,GUOZhanggen,etal.Experimentalstudyonseismicbehaviorofprestresedmasonry[J].JournalofBuildingStruc tures,2003,24(6):25-31.(inchinese) [9] 周中一, 曹万林, 董宏英, 等. 一种带构造柱混凝土砌块墙体抗震性能试验研究 [J]. 地震工程与工程振动,2012,32(3): ZHOUZhongyi,CAOWanlin,DONGHongying,etal.Experimentalstudyonseismicperformanceofnewconcreteblockmasonrywalwithcon structionalcolumns[j].earthquakeengineeringandengineeringdynamics,2012,32(3):86-91.(inchinese) [10] 曹万林, 张勇波, 董宏英, 等. 村镇建筑抗震节能结构体系研究与应用 [J]. 工程力学,2015,32(12):1-12. CAOWanlin,ZHANGYongbo,DONGHongying,etal.Researchandapplicationonseismicenergy savingstructuralsystemforruralbuildings [J].EngineeringMechanics,2015,32(12):1-12.(inChinese)

78 地震工程与工程振动第 38 卷建筑, 在地震作用下容易产生累积损伤, 发生开裂或压碎破坏, 甚至倒塌有钢筋混凝土圈梁构造柱的砌体墙, 虽然柱子对墙体的开裂荷载提高不大, 但可以提高了墙体的抗剪承载力, 同时由于圈梁对两端构造柱的拉结作用, 形成一个弱框架, 约束墙体的变形, 从而降低了地震

78 地震工程与工程振动第 38 卷建筑, 在地震作用下容易产生累积损伤, 发生开裂或压碎破坏, 甚至倒塌有钢筋混凝土圈梁构造柱的砌体墙, 虽然柱子对墙体的开裂荷载提高不大, 但可以提高了墙体的抗剪承载力, 同时由于圈梁对两端构造柱的拉结作用, 形成一个弱框架, 约束墙体的变形, 从而降低了地震第 38 卷第 5 期 2018 年 10 月地震工程与工程振动 EARTHQUAKEENGINEERINGANDENGINEERINGDYNAMICS Vol.38No.5 Oct.2018 文章编号 :1000-1301(2018)05-0077-08 DOI:10.13197/j.eeev.2018.05.77.leim.009 HPFL 条带组合圈梁构造柱的空斗墙抗震性能雷敏 1 2,