配筋加气混凝土墙体抗震性能分析.pdf
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1、中国科技核心期刊 新 巍 配筋加气混凝土墙体抗震性能分析 郝勇 , 巴盼锋 ( 1 闸 北建筑工程学院 土木学院, 河北 张家口0 7 5 0 0 0 : 2 北京工业大学 建工学院, 北京1 0 0 1 2 4 ) 摘要 : 通过对加气混凝土墙体竖向极限承载力的分析, 结合分析结果, 采用最优的模型方案, 探讨低周反复荷载作用下墙体的 延性、 滞回等一些抗震性能 分析探讨开洞后墙体在中心荷载及偏心荷载作用下的抗震性能, 综合所有分析结果, 提出加固及改进 措施 , 以供参考 。 关键词: 配筋加气混凝土: 低周反复荷载; 抗震性能; 延性 中图分类号: T U 5 2 8 2 文献标识码:
2、A 文章编号: 1 0 0 1 7 O 2 x( 2 0 l 4 ) 0 4 0 0 4 2 0 4 An a l y s i s o n s e ismi c p e r f o r ma n c e o f r e i n f o r c e d a e r a t e d c o n c r e t e wa l l H A 0 Y o , , B A P a n f e ( 1 S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g , He b e i I n s t i t u t e o f Ar c h i t e c t u r a l
3、 E n gi n e e ri n g , Z h a n g j i a k o u 0 7 5 0 0 0 , He b e i , C h i n a : 2 S c h o o l o f C i v i l E n gi n e e ri n g , B e i j i n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , B e ij i n g 1 0 0 1 2 4 , C h i n a ) Ab s t r a c t : T h e v e r t i c al u l t i ma t e b e a r i n g c
4、a p a c i t y o f a e r a t e d c o n c r e t e w a l l w a s a n a l y z e d i n t h i s a r t i c l e C o m b i n e d w i t h t h e r e s u h s o f t h e a n a l y s i s , u s i n g t h e mo d e l o f t h e o p t i mal s o l u t i o n, t h e d u c t i l i t y, h y s t e r e s i s an d o t h e r s
5、e i s mi c p e r f o r man c e o f t h e wa l l a n d e r l o w c y c l i c l o a d i n g we r e d i s c u s s e dF i n all y, s e i s mi c b e h a v i o r o f t he wall w i t h h o l e s u nd e r t h e c e n t r a l l o a d a n d e c c e n t ric l o a d we r e a n aly z e d a n d d i s c u s s e d
6、Ba s e d o n all t h e a n a l y s i s res u l t s , r e i n f o r c e me n t and i mp r o v e me n t me a s u res a r e p rop o s e d f o r r e f e r e n c e Ke y wo r d s : r e i n f o r c e d a e r a t e d c o n c r e t e w all : l o w c y c l i c l o a d i n g : s e i s mi c p e rf o r m a n c e
7、 : d u c t i l i t y 0 前言 近年来,国内外众多专家学者对加气混凝土进行了研 究 , 针对这些研究发现: 有效的构造措施能够极大地提高 加气混凝土墙的极限承载力及抗震性能。本文结合墙体竖向 极限承载力的分析结果, 并结合改进后的构造措施, 施加水 平低周反复荷载的作用, 分析墙体的抗震性能 就开洞墙体 在中心荷载作用下, 结合2 种方案进行对比分析: 方案一, 水 平配筋方案; 方案二, 水平配筋条带方案。 最后结合墙体在偏 心竖向荷载作用下的破坏模式, 比较不同偏心荷载作用下的 极限结果, 并提出改进措施。 1 有限元基本假定及计算参数 1 I 基本假定 基金项 目:
8、河北省建设厅计划项 目( 2 0 1 2 1 2 5 ) 收稿 日期 : 2 0 1 4 - 0 2 1 6 作者简介: 郝勇, 男, 1 9 8 0年生, 山西朔州人, 讲师。E - ma i h h n p y b p f _ 3 6 9 1 6 3 c o rn。 4 2 新型建筑材料 2 0 1 4 4 ( 1 ) 墙体处在一种平面应力状态下; ( 2 ) 墙体单元采用P L A N E 4 2 进行划分, 钢筋采用 L I K E 8 单元; G ) 加气混凝土砌块和砂浆综合考虑, 其中均采用D r u k e r - p r a g e r 屈服准则; ( 4 ) 构造柱和墙体拉结
9、良好, 不考虑二者之间的滑移作 用。 1 2 材料性质 本文中的构造柱均采用C 2 0 的混凝土, 弹性模量E = 2 5 5 G P a , 泊松比u - 0 2 , 轴心抗拉强度 = 1 5 4 M P a , 裂缝张开传递 系数为0 1 2 5 ,闭合裂缝传递系数为0 9 。钢筋的弹性模量 2 0 0 G P a , 泊松比v = 0 2 5 , 屈服应力W o = = 2 0 0 M P a 。加气混凝土 砌块强度等级采用A 5 0 ,尺寸为6 0 0 m m 3 0 0 m m x 2 4 0 m m, 砌筑好的加气混凝土墙的计算参数见表 l 。 表 1 加气混凝土墙的计算参数 钢筋
10、采用一种简化的弹塑性本构关系理论, 如图1 所示。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 郝勇, 等: 配筋加气混凝土墙体抗震性能分析 图 I 钢筋的本构关系及墙体的有限元模型 1 - 3 模型尺寸 ( a ) G W l 针对文献 8 】 对竖向承载力的分析结果, 拟采用以下分析 模型尺寸, 见图2 。 2 墙体抗震性能分析 2 1 墙体的有限元分析模型 结合竖向极限承载力分析结果嘲 , 对墙体进行改造, 其中 G W一 1 墙体构造柱间距为3 0 m , 构造柱尺寸为2 5 0 m m x 2 5 0 m m, 配筋参照相关规范, 墙厚为2 5 0 m m , 高
11、2 7 i n 。 G W一 2 加 设水平配筋条带, G w一 3 中间加密构造柱,其余构造措施均 和G W一 1 保持一致。 ( b ) G W 一 2 图 2 改造后墙体模型尺寸 2 2 加载方式 首先进行单调水平加载,确定墙体的开裂荷载和开裂位 移。 为了更精确的与实际问题一致, 采用力和位移控制加载相 结合的方式进行。首先进行力加载控制,加载到开裂荷载的 8 0 左右, 然后进行位移控制加载, 位移控制时的大小不宜过 大、 也不宜过小, 适当调整位移大小, 开裂前, 每个荷载循环 1 次, 开裂后, 每个 荷载步 循环2 次。 加载控制如图3 所示41。 图3 低周反复荷载控制示意
12、2 3 墙体的水平位移分析 通过有限元分析图2 中的 尺寸模型,得到 不同 阶段墙体 顶点的水平位移值见表 2 。 ( C ) G W 一 3 表 2 不同阶段墙体顶点的水平位移 通过表2 可以发现, 由于加密构造柱以后, 墙体的侧向刚 度要增大很多, 侧向位移就相对会减小。 加设配筋条带以后, 墙体分为上下2 部分参与受力,有效的约束作用能够延缓墙 体破坏阶段的提前到来。 2 4 墙体的滞回性能 首先, 墙体在开裂前荷载相对比较小, 滞回环基本重合, 几乎呈线性分布, 滞回环面积很小。 此时墙体处于弹性工作阶 段, 刚度变化也很小。 其次, 随着墙体荷载的增大, 试件的微裂缝开始出现并扩 展
13、, 滞回环向位移轴方向倾斜, 滞回面积增大, 墙体进入塑性 阶段。 最后, 墙体达到极限荷载后, 承载力开始出现下降, 位移 大幅度增大, 由于在砌块之间产生了相对滑移, 最后使得滞回 环呈 现倒S 形状。 G w 一 2 墙体在 低周反复 荷载下的 滞回曲 线 见图4 。 NE W B UI L DI NG MAT E R I AL S 4 3 姗 姗 m 啪 2 o 垒 R 邂 窖 辗 幂 槭 3 2 2 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 郝勇, 等: 配筋加气混凝土墙体抗震性能分析 V 2 5 0 0 一 塑性阶段 2000 藿 1500 1000 5
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