组合配筋混凝土砌块墙抗剪性能试验研究.pdf

低温建筑技术 2 0 1 6年第 3期 ( 总第 2 1 3期 ) DOI ： 1 0 1 3 9 0 5 j c n k i d w j z 2 0 1 6 0 3 0 1 8 组合配筋混凝土砌 块墙抗剪性能试 验研究 祝英杰 ， 蔡文进 ， 杨文辉 ( 青岛理工大学土木工程学院 ， 山东青岛2 6 6 0 3 3 ) 【 摘要】 对构造柱 一 芯柱组合配筋混凝土砌块墙体进行了低周反复试验 ， 研究了以高宽比， 开洞、 设置水 平钢筋等为影响参数对墙体的破坏特征， 开裂荷载、 抗剪承载力、 极限水平位移等性能指标的影响。其中水平筋 及高宽比对配筋砌体剪力墙中抗剪承载力和极限位移影响较大。提出了构造柱 一芯柱组合配筋混凝土砌块墙体 抗剪承载力的计算方法。 【 关键词】 配筋混凝土砌块墙； 构造柱 一 芯柱； 抗剪强度 ； 水平钢筋 ； 高宽比 【 中图分类号】 T U 3 9 8 【 文献标识码】 A 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 6 ) 0 3 0 0 4 6 0 2 EXPE R ENT AL S TUDY oN S HE AR S TRENGTH oF CoM P oS I T E RE FoRCED CoNC RETE BLoCK M AS oNRY Z HU Y i n g - j i e ， C A I We n J i n ， Y A N G We n h u i ( S c h o o l o f C i v i l E n g i ， Q i n g d a o U n i v o f T e c h n o l o g y ， S h a n d o n g Q i n g d a o 2 6 6 0 3 3 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e t e s t s o f c o n s t r u c t i o n a l c o l u mn c o r e c o l u mn c o mp o s i t e o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e b l o c k ma s o nr y wa l l u n d e r l o w c y c l i c i s ma d e，c o ns i d e r i ng t h e a c t i o ns o f t h e d i f f e r e n t h e i g h t - wi d t h r a t i o，o p e n h o l e，t h e s e t t i n g o f t h e h o r i z o n t a l r e i n f o r c i n g s t e e l b a r t o t h e d e s t r u c t i v e e f f e c t s o f t h e wa l l ， a n d t h e i n fl u e n c e o f p e rf o r ma n c e i n d e x i n c l u d i n g c r a c k i n g l o a d，s h e a r c a p a c i t y a n d u l t i ma t e h o r i z o n t a l d i s p l a c e me n t T h e h o r i z o n t a l b a r s a n d t h e h e i g h t wi d t h r a t i o i n f l u e n c e t h e s h e a r s t r e n g t h a n d u l t i ma t e d i s p l a c e me n t o f r e i n f o r c e d ma s o n r y s h e a r w a l 1 T h e c a l c u l a t i o n me t h o d o f s h e a r s t r e n gth o f s t r u c t u r a l c o l u mn c o r e c o l u mn r e i n f o r c e d c o n c r e t e b l o c k wa l l i s p r e s e n t e d Ke y wo r d s： c o n s t r u c t i o na l c o l umn- c o r e c o l u mn；c o mb i n a t i o n o f r e i n f o r c e me n t c o n c r e t e b l o c k wa l l ； s h e a r s t e n g t h；h o r i z o n t a l r e i f o r e e me n t ；h e i g h t w i d t h r a t i o 组合配筋混凝土砌块墙是由芯柱 一构造柱及圈 梁组成的配筋混凝土小型砌块墙体结构体系。研究 表明 ， 墙内适 当配置水平钢筋、 芯柱或设置构造 柱 ， 能够有效提高其整体变形能力和墙体的抗剪强 度。但是以往研究中采用的是低强度材料， 如砌块强 度等级小于 MU 1 5 ， 混凝土强度等级小于 C 2 0 ， 砂浆强 度等级小于 M1 0 。文中研究采用的较高强度材料， 包 括砌块强度等级大于 M U 1 5 ， 昆凝土强度等级大于 C b 2 0 ， 砂浆强度等级大于 M b l 0 。 1 试件设计及参数选择 试验墙体试件混凝 土小型空心砌块的主块尺寸 为3 9 0 ra m x 1 9 0 m m X 1 9 0 ra m， 辅助砌块尺寸为 1 9 0 m m 1 9 0 m m X 1 9 0 m m， 构造柱截面取 1 9 0 m m1 9 0 m m， 试 件类型如表 1 所示。墙体试件的构造柱和顶梁的混凝 土强度等级为 C 3 0 ， 砌块强度等级为 MU I 5 ， 填孔混凝 土强度等级为 C b 3 0 ， 砌筑砂浆强度等级为 M b 3 0 。混 凝土构造柱配置纵筋4 l 2和箍筋 2 0 0 ， 混凝土芯 柱配 置纵 筋 1 _6 _ 1 2 。水平 钢筋 2 + 6 ， 间隔两 皮砌 块 放置 。 2 混凝土砌块墙体破坏特征 无洞组合墙体在初始加载阶段 ， 墙体的顶部水平 荷载 与对应水平位 移 曲线 呈现线性 关系 ， 此 时墙体 处 于线弹性阶段。当水平荷载达到 5 0 2 k N时， 荷载 一 位移曲线呈非线性变化。当水平荷载达到 1 0 0 4 k N 后， 在墙体中部出现第一条裂缝 ， 裂缝宽度 0 2 1 m m。 墙体开裂后 ， 采用位移加载制度。随加载位移继续增 加至极限位移过程中， 裂缝不断发展， 并 向墙体的对 角线方向发展 ， 并在墙右侧下角也 出现明显裂缝 ， 延 伸至与反向斜裂缝相交 ， 呈现出明显的“ x” 形裂缝， 如 图 1 所示 。 带洞组合墙体在加载初期， 墙体的荷载 一位移曲 线呈 现线性 关系 ， 此时墙体 处 于线弹 性阶段 。当水平 荷载为 3 0 1 k N时， 墙体荷载 一位移曲线呈非线性变 化。当水平荷载为 8 0 3 k N时， 墙体左侧下部 出现第 48 低温建筑技术 2 0 1 6年第 3期 ( 总第 2 1 3期 ) 的面积 ； f v 墙体抗剪强度设计值； 芯柱参与工作系 数 ； N竖向压力； f y 水平钢筋抗拉强度设计值 ； A 单 根水平钢筋面积； s 水平钢筋间距 ； h 。 墙体的净高。 表 4 组合砌块墙体抗剪承载力试验值 与理论值对 比 通过建议公式 ( 1 ) 、 砌体结构设计规范公式及试 验值比较结果见表 4所示 。公式( 1 ) 计算值接近试 验值 ， 并小于试验值、 偏于安全。 5结语 ( 1 ) 构造柱一芯柱组合墙体表现 出较大的延 性 ， 承载力从峰值降至0 8 P 时， 组合墙体仍然具有较 大变形 能力 。 ( 2 ) 无洞及有洞 口组合墙体 中， 设置水平钢筋 的墙体的抗剪承载力提高约 1 5 1 8 ， 抗剪承载力 对应的位移提高 2 0 4 0 ； 水平钢筋对抗剪能力和 延性的提高具有明显作用。 ( 3 ) 高宽 比对组合墙体抗剪能力有较大影响。 高宽比的增大， 使墙体抗剪承载力平均约降低 2 0 2 3 ， 其对应的水平位移约增加 1 7 3 0 。 ( 4 ) 构造柱 一芯柱组合墙体配筋砌块砌体剪力 墙结构抗剪承载力的建议公式计算值与试验值 比较 吻合 ， 且偏 于安全 。 参考文献 1 郝丹 ， 张兴 昌 ， 刘立新 混凝 土多孔砖砌体 抗剪强度试验 研究 J 新 型建筑材料 ， 2 0 0 7， ( 4 ) ： 2 1 2 3 2 苗启松， 何西令， 等 小型混凝土空心砌块九层模型房屋抗震 性能试验研究 J 建筑结构学报 ， 2 0 0 0， ( 4 ) ： 1 3 2 1 3 周锡元， 李万举 ， 闽维明， 郭米娜， 周宏宇 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， 2 0 0 6 ， 3 9 ( 8 ) ： 4 2 4 6 4 颜茂兰， 高永昭， 武惟娜 砌块建筑设置钢筋混凝土构造柱抗 震性 能的研究 J 建筑砌块与砌块建筑 ， 2 0 0 2， ( 1 ) ： 2 8 5 G B 5 0 0 0 3 2 0 1 1 ， 砌体结构设计规范 s 收稿日 期 2 0 1 5 1 2 1 1 作者简介 祝英杰( 1 9 6 1一) ， 男， 辽宁本溪人， 博士， 教授， 研究方 向： 混凝土及砌体结构 ， 结构检测与鉴定。 ( 上接 第 4 5页) 力值为 4 5 M P a ， A N S Y S计 算数值 为 一8 MP a ； 实测 点 W2 2点应力值为 3 5 M P a ， A N S Y S计算数值为 一8 MP a ； A N S Y S计算结果与实测数据差别较大。 5结语 文 中基 于 大型 有 限元 程序 A N S Y S ， 以某 3万 m L N G储罐穹顶施工结束时刻为例 ， 对穹顶钢 一混凝 土组合结构在施工荷载作用下的应力和变形进行了 精细化有限元数值模拟 ， 并将数值计算结果与施工实 测数据进行 了对 比 ： ( 1 ) 采用大型有限元程序 A N S Y S对大型 L N G 储罐穹顶钢 一混凝土组合结构进行数值分析计算是 可行 的， 计算数据与施工实测数据吻合较好， 精度满 足工程要求。 ( 2 ) 分析表明， 同一道环向梁全截面受力相同， 可视为理想 的轴心 受压 ； 而 径 向梁 在 中心 区域 以全截 面受压为主， 在边缘部位以压弯构件形式受力为主。 ( 3 ) 从数值计算分析可以看出， 上层混凝土壳 与下层钢网壳形成一个组合截面共同承受外荷载， 上 层混凝土壳的厚度对截面的应力分布影响是较大的。 混凝土壳厚度变化对整个穹顶受力 的影响是后续穹 顶钢 一混凝土组合结构优化研究的重要内容。 参考文献 1 张超， 扬帆， 黄志新 ， 等 A N S Y S软件在 L N G储罐有限元分析 中的应用 M 北京 ： 国防工业 出版社 ， 2 0 1 4： 4 2 周波 大型L N G储罐在静力及动力工况下的有限元分析 D ， 天津 ： 天津大学 ， 2 0 1 2 3 李权 A N S Y S 在土木工程中的应用 M 北京： 人民邮电出版 社 2 0 0 5： 6 4 D a h m a n i L ， M e h a d d e n e R T h e r m o m e c a n i c a l R e s p o n s e o f L N G C o n c r e t e T a n k t o C r y o g e n i c T e m p e r a t u r e s c 6 t h I n t e r n a t i o n a l Co n f e r e n c e o n Di f f u s i o n i n S o l i d s a n d L i q u i d s ， 2 01 0： 5 -7 5 L u c y L A n u m e r i c a l a p p r o a c h t o t e s t i n g t h e f i s s i o n h y p o t h e s i s J As t r o n J 1 9 9 5， 8 2： 1 0 1 31 0 2 4 收稿 日期 】 2 0 1 51 1 1 2 作者简介 郑鑫( 1 9 9 2一) ， 男， 山东淄博人， 硕士研究生 研究方 向： 结构工程 。