不同高宽比的混凝土板墙加固砖墙实验研究.pdf

四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 第 3 9卷第 6期 2 0 1 3年 1 2月 不同高宽比的混凝土板墙加固砖墙实验研究 张广泰 ， 于孝军 ( 新疆大学建筑工程学院， 新疆 乌鲁木齐8 3 0 0 4 7 ) 摘要： 为了研究不同高宽比的混凝土板墙加固砖墙后的破坏机理， 共做了两种尺寸类型的、 高宽比为 0 7和 1 7 5 的4片墙体， 进行拟静力试验 ， 其中两片为对比墙 ， 两片为板墙加固后的墙体。实验结果表明， 混凝土板墙加固砖 墙后， 墙体的承载力 、 刚度和耗能等抗震性能方面得到很大的改善 ， 高宽比为 1 7 5的对比墙和板墙加固后的墙体 都呈现剪摩破坏， 高宽比为0 7的对比墙呈现剪压破坏 ， 板墙加固后的墙体呈现剪摩破坏 ， 混凝土板墙竖向钢筋的 锚固对实验结果有很大影响。 关键词： 高宽比； 混凝土板墙； 抗震性能； 拟静力试验 中图分类号 ： T U 3 7 5 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 3 ) 0 6 0 9 2 0 4 0 引 言 我国最初对 “ 夹板墙” 的研究 基本只局限于对 水泥砂 浆 面层 和 钢筋 网水 泥 砂浆 面 层 加 固 的方 面 ， 2 0世纪 9 0年代混凝 土板墙加 固方法逐渐在 我国得到了推广和应用 ， 现已成为砌体结构加 固的 主要方法之一 。尤其在近年的校舍安全工程和一些 砌体结构公共建筑加固中， 得到了大量的应用。 我国一些高校和研究机构都做了有关混凝土板 墙加 固砌体墙片 的试验研究 ， 文献 3 通过 自密实 混凝土板墙加 固低强度砂浆砖砌体 的抗剪试验 ， 表 明加 固后墙体抗剪承载力和抗侧移刚度有了大幅度 提高， 延性 和滞 回耗 能能力 得 到很大 增强。文献 4 以 l 0片墙体为对象， 研究 了砖砌体墙砂浆强 度 、 混凝土板墙厚度 、 震前震后加 固、 单双面板墙加 固等因素对原砖 墙承载力 、 刚度 以及延性 的影响。 但查 阅相关资料文献发现 ， 对 于不 同高宽 比的混凝 土板墙加 固砖墙实验研究较少 ， 本文以两种 尺寸类 型 、 高宽 比为 0 7和 1 7 5的 4片墙体进行拟静力试 验 ， 研究了不 同高宽 比的混凝土板墙加 固砖墙后的 破 坏 机理 。 1 实验过程 1 1 试件设计 墙体试件分为两组 ： 一组为普通砖墙 ， 另一组为 混凝土板 墙加 固 的墙 体 ， 两组 中都包 括高 宽 比为 0 7和 1 7 5的墙体各一 片。为了更好 的跟实 际情 况相符合， 本实验所用砖均来自旧房拆除工程， 墙体 都用 M5水泥砂浆砌筑 ， 混凝板墙厚度取为双面 1 4 0 mm， 采用 C 2 0细石混凝土。根据新疆多家设计 院对 于板墙加固工程 的设计 经验 ， 在很 多情况下横向钢 筋采用 64 , 1 o 1 5 02 0 0不能满足结构抗剪 对 于配筋率要求， 所以本实验中板墙配筋选定为： 纵向 钢筋均为 1 2 2 0 0 ， 横 向钢筋均为 1 2 2 0 0， 穿墙 s形拉结筋为 西 8 8 0 0， 纵 向钢筋采用化 学植 筋的 方法 ， 在底梁和压梁上打孔 ， 植入纵 向钢筋 ， 并灌注 结构植筋胶 。墙体试件相关参数详见表 1 。 表 1 试件相 关参数 1 2实验装置及加载制度 实验加载装置参考 J G J 1 0 1 - - 9 6 ( 建筑抗震试验 收稿 日期 ： 2 0 1 2 o 5 8 作者简介 ： 张广泰( 1 9 6 3一)， 男 ， 教授 ， 硕士生导师 ， 研 究方向为结构 工 程 。 基金项 目： 自治区科技攻关项 目( G1 0 1 3 1 0 0 0 1 ) E ma i l ： z g t l x h 1 2 6 t o n i 方法规程 J 。竖向荷载由竖向千斤顶通过分配梁 与混凝土压梁均匀施加于墙片， 在实验过程 中通过 稳压装置保持竖向荷载数值不变。竖向加载分两级 完成， 第一级加载所需竖向荷载的 5 0 ， 持荷 5分 钟， 再继续加载到所需的竖向荷载值。正式试验前， 预加水平反复荷载两次， 荷载值不超过墙体预计开 裂荷载值的 1 0 。观察墙体受力是否正常， 有无扭 转 ， 有无弯曲； 观察位移计 、 应变计等仪器工作是否 四川建筑科学研究 第 3 9卷 2实验结果分析 2 1 墙体承载力及位移 与未加 固砖墙相 比， 混凝土板墙加固后墙体的 开裂荷载和位移 、 极限荷载和位移 以及破坏荷载和 位移都有了较为显著的提高( 表 2 ) 。 表 2 墙体的承载力及顶点位移 未加固砖墙 Q 一 1 墙体滞回曲线上正负位移相差 较大， 最大位移相差 7 3 m m， 正负位移两侧的滞回 环面积也相差较大， 分析原因可能是墙体在实验过 Z 300 饕 。 加 2 o， ( a ) Q 1 滞回曲线 童 l OO 柱8 o 6 0 4 0 2 0 ， ， 位移 ran ： ( c ) Q- 2 滞回曲线 程中， 底梁发生了向水平作动器推力方向的滑移， 以 及作动器和墙体连接的钢拉杆受力变形， 造成推拉 方向位移出现较大误差。滞 回环包 围的面积较小 ， 耗能能力较差。相较于未加固砖墙 Q 1 ， 墙体 B Q 1 滞回曲线比较饱满， 承载力和位移都有了很大的提 高 ， 表明混凝土板墙加 固后 的墙体耗能能力增强 ， 变 形性能得到很大的提高。 未加固砖墙 Q - 2的极 限荷载和最 大位移都 较 小， 滞回曲线外包落线所围面积比较窄小， 说明耗能 能力较差。相较于未加固墙体 Q -2 ， 墙体 B Q 2极限 荷载和位移都有很大提高， 墙体实测滞回曲线较为 饱满， 包围的面积较大， 表明混凝土板墙加固后墙体 的耗能能力增强 ， 变形性能得到很大提高 ， 具有较好 的抗震性能。墙体的荷载位移滞回曲线、 骨架曲线 和退化刚度曲线如图 3 5所示 。 f b ) B Q 1 滞回曲线 图3 墙体的滞回曲线 - 一 m -Q 吣- I 8 00 厂 一 一。 、 根 5 0 0 4 0 O， 3 0 0 ? ， ， 一。 2 o o 一 1 00一 I 一 1 8 1 5一 2- 9- 6一 8 3 6 9 1 2 1 5 1 8 2 1 2 4 ： 2 O - 位移 n u n - 一 - 一 目0一 0 0一 -5 o o _ 8 一 0 ， 一一 _咖 -8 0 O ： ( a ) Q 1 、B Q- 1 骨架曲线 ( d ) B Q一 2 滞回曲线 一 - Q 2 3 0 0 一 一 一 一 一 一 B Q - 鑫2 5 0 ： 柱 2 0 0 1 5 0 1 0 0 _ 一一 5 0一 。 9 岛 3 6 9 1 2 1 5 8 2 一一一 位移 mm 一 5 一 一 ： 图4 墙体的骨架曲线 ( b ) O 一 2 、BQ- 2 骨架曲线 张广泰， 等： 不同高宽比的混凝土板墙加固砖墙实验研究 9 5 位移 m m 位移 mm ( a ) Q 1 、B Q- 1 刚度退化 曲线 ( b ) Q 2 、BQ 一 2 刚度退化曲线 图5 墙体的刚度退化曲线 2 2 墙体 的变形性能分析 由骨架曲线可 以看出 ， 混凝 土板墙加 固后 的墙 体的开裂荷载位移和极限荷载位移值都有了很大的 提高， 表明板墙加固后墙体的变形性能有较大幅度 的提高。另外实验表明 ， 板墙加固后 的墙体在位移 很大的情况下承载力并没有突然下降， 墙体能够吸 收一定的非弹性应 变能而不严重破坏 ， 表现 出较好 的耗能能力。 2 3 墙体 的刚度退化 从刚度退化 曲线可以看 出， 混凝土板墙加 固后 墙体 的初始剪切刚度和退化后刚度均高于未加固砖 墙。B Q 1 墙体的初始剪切刚度比 Q 一 1 墙体提高了 0 6 5 倍， B Q - 2墙体的初始剪切刚度比 Q -2墙体提 高了近一倍。随着水平荷载的施加， 墙体的剪切刚 度不断退化 ， 到达极 限荷载后 ， 刚度退化趋于稳定 ， 加固后墙体的剪切刚度退化较慢。 3 增强系数的计算 由实验结果显示， 板墙加固后墙体 B Q l的开 裂荷载增强 系数为 2 6 0 ， B Q - 2的开裂荷载增 强系 数为2 2 3 ， B Q 一 1 的极限荷载增强系数为2 5 2 ， B Q - 2 的极限荷载增 强系数为 2 。 5 6 ( 表 3 ) 。极 限荷 载增 强系数达到了 J G J 1 1 6 2 0 0 9 建筑抗震加固技术规 程 中规定的板墙加固墙段的增强系数2 5 ， 但未 达到按增设混凝土抗震墙加 固法 的取值 2 8 ， 分 析 原因是混凝土板墙的承载能力未能充分发挥， 在实 验过程中， 墙体都是底部首先出现了弯曲裂缝， 墙面 裂缝较少 ， 板墙竖 向锚 固钢筋不 同程度的被拔出 ， 墙 体发生了底部滑移， 板墙承载力未能充分发挥。 表3 加固后墙体的增强系数 4 结 论 本文对高宽比为 0 7和 1 。 7 5的两片对比墙和 两片混凝土板墙加 固后 的墙体进行拟静力实验 ， 实 验结果表 明： 1 ) 昆 凝土板墙加固是一种实用、 有效的砌体结 构加 固方法 ， 加固后墙体的开裂荷载和开裂位移 、 极 限荷载和极限位移和刚度以及耗能能力等抗震性能 都得到很大的改善。 2 ) 高宽比为 1 7 5的对 比墙 和板墙加 固后 的墙 体都呈现剪摩破坏， 高宽比为0 7的对比墙呈现剪 压破坏， 板墙加固后的墙体呈现剪摩破坏， 由于试件 数量的限制， 所得结果有一定局限性 ， 还有待进一步 研究。 3 ) 混凝土板墙竖 向钢筋 的锚 固显得非常重要 ， 在实验过程中， 两片混凝土板墙加固的墙体， 都不同 程度的出现了竖向锚固钢筋被拔出， 墙体承载力和 刚度降低的情况 ， 在实际工程施工中， 应注意板墙竖 向钢筋之间的搭接 ， 有助于提高房屋加 固后的整体 性能 。 参 考 文 献 ： 1 楼永林 夹板墙的试验研究与加固设计 J 建筑结构学报， 1 9 8 8 ( 4 ) ： 1 1 2 2 苏三庆， 丰定国 用夹板墙加固砖房的抗震性能 J 西安建筑 科技大学学报 ， 1 9 9 8， 3 0 ( 3 ) ： 2 3 3 - 2 3 5 3 付洁， 王志浩 自密实混凝土板墙加固低强度砂浆砖砌体的 试验研究 J 建筑结构 ， 2 0 0 7， 3 7 ( 3 ) ： 4 9 - 5 2 4 康艳博， 黄世敏， 姚秋来， 等 混凝土板墙加固砖墙实验研究与 分析 J 土木建筑与环境工程， 2 0 1 0 ， 3 2 ( 2 ) ： 6 0 6 - 6 1 0 5 J G J 1 0 1 -1 9 9 6建筑抗震试验方法规程 s 6 J G J 1 l 6 2 O O 9建筑抗震加固技术规程 s