新型利废自保温混凝土砌块墙体抗震性能试验研究.pdf

7 6 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 4 1卷第 3期 2 0 1 5年 6月 新型利废 自保温混凝土砌块墙体抗震性能试验研究 王石磊 ， 赵 亮 ， 孙伟民 ， 黄锋洪 ( 1 南京中海地产有限公司， 江苏 南京2 1 0 0 0 0 ； 2 南京工业大学土木工程学院， 江苏 南京2 1 0 0 0 0 ) 摘要： 自保温t 昆 凝土砌块作为节能与结构一体化的新型建筑材料， 它具有轻质高强、 节能保温等优点。本文通过 试验及理论研究， 探讨了自保温混凝土砌块墙体的抗震性能以及竖向荷载对墙体破坏特征和抗震性能的影响， 研 究结果可为自保温混凝土砌块砌体结构的应用提供参考。 关键词： 自保温混凝土砌块墙体； 抗震性能； 滞回曲线 中图分类号： T U 5 0 2 4 文献标志码： A 文章编号： 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 5 J 0 3 0 7 60 4 Ex p e r i m e n t a l s t u d y o n s e i s mi c p e r f o r ma nc e o f t h e n e w wa s t e Ut i l i z a t i o n s e l f - i n s u l a t i o n b l o c k m a s o n r y wa l l s WANG S h i l e i ， Z HAO L i a n g ， S UN We i mi n ，HUANG F e n g h o n g ( 1 C h i n a O v e r s e a s P r o p e r t y ， N a n j i n g 2 1 0 0 0 0 ， C h i n a ； 2 C i v i l E n g i n e e ri n g C o l l e g e ， N a n 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 ， N a n j i n g 2 1 0 0 0 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e n e w wa s t e u t i l i z a t i o n s e l f - i n s u l a t i o n c o n c r e t e b l o c k i s a n e w b u i l d i n g ma t e ria l w h i c h i n s u l a t i o n a n d s t r u c t u r e p e r f o r ma n c e a r e i n t e g r a t e d B a s e d o n t h e e x p e ri me n t a l a n d t h e o r e t i c a l s t u d y， t h e s e i s mi c p e rf o r ma n c e o f t h e s e l f - i n s u l a t i o n c o n c r e t e ma s o n r y i s d i s c u s s e d T h i s o b j e c t i s t o s t u d y t h e s e i s mi c p e r f o r ma n c e o f a k i n d o f b l o c k w a l l i n t h e f o r m o f s e lf - i n s u l a t i o n ， a n d v e r t i c al l o a d e f f e c t s O i l wa l l f a i l u r e c h a r a c t e r i s t i c s a n d s e i s mi c p e rf o r ma n c e I t p r o v i d e s a r e f e r e n c e t o t h e a p p l i c a t i o n o f t h i s ma t e ria 1 Ke y wo r d s ： n e w w a s t e u t i l i z a t i o n s e l f - i n s u l a t i o n c o n c r e t e ma s o n r y ； s e i s mi c p e rf o rm a n c e； h y s t e r e t i c c u r v e 0 引 言 1 砌块墙体低周反复荷载试验 随着经济的发展和人民生活水平的提高， 建筑 节能显得 日益重要 ， 节能 的方法主要从两方面考 虑 J ： 对建 筑物 围护结 构进 行高 水平 的保 温隔 热 ； 充分利用废弃的资源。 自保温混凝 土砌块解 决了其他形式保温隔热体系所存在的整体性和耐久 性 的问题 ， 同时 自保温墙体利用工业废弃岩棉材料 ， 造价低 ， 又节约资源， 具有广阔的应用前景 。 本文主要以两片自保温混凝土砌块墙体水平低 周反复荷载试验 ， 研究分析 自保温混凝土砌块墙体 抗震性能及其竖向压力对其影响 ， 将墙体初裂荷 载 的计算结果与试验结果相 比较。 收稿 日期 ： 2 0 1 4 -0 6 - 0 6 作者简介 ： 王石磊 ( 1 9 8 2一) ， 男 ， 工学硕 士， 工程师 ， 主要从 事房地产 开发工作 。 通讯作者 ： 赵亮( 1 9 8 7一) ， 男 ， 硕 士研究 生 ， 主 要从事 砌体结 构和 新型节能结构体系的研究。 基金项 目： 江苏省高校 自然科 学基 金一重点项 目 E m a i l ： 2 3 9 5 2 4 8 3 0 q q c o n 1 1 自保温混凝土砌块 本试验所用的自保温混凝土砌块是由南京玛莎 新型建筑材料有限责任公 司制作 ， 采用南京工业大 学王剑关于 自保温混凝土研究的相关理论和配合 比 进行指导生产 ， 结合实 际情 况进行 了细微调整。 本文配制 的自保温混凝土预期强度等级为 C 1 5 ， 生 产的 自保 温混凝 土砌块 预期 强度 等级 为 MU 7 5 。 根据规程 以一定配合 比设计 。 1 2试验概况 1 2 1 试 验设 计 与试件 制作 本次试验共制作 了 2片 自保温混凝 土砌 块墙 体。试件的制作参考了 建筑抗震试验方法规程 的要求。墙 体 试 件 的尺 寸 均 为 1 8 0 0 mm 2 4 0 0 mi l l ， 高宽 比为 0 7 5 ， 采用 自保温混 凝土砌块 砌筑 ， 砌块的主块尺寸为 3 9 0 mm1 9 0 mm x 1 9 0 mi l l ， 辅 块尺寸为 1 9 0 1T I m1 9 0 mm x 1 9 0 m i l l 。构造柱和圈 梁均采用 C 2 0的混凝土浇筑， 砌筑墙体的砂浆为 MI O混合砂浆。构造柱钢筋 ： 纵 向主筋采用 4根直 7 8 四川建筑科学研究 第4 1 卷 载所对应的位移的平均值。 墙体 的最大水平位移为水平荷载下降至极限荷 载 8 5 以下时对应的位移。 各个墙体水平低周反复荷载试验的主要结果见 表 3 。 表 3 墙体低周反复荷载试验主要结 果 Ta b l e 3 Ex p e r i m e n t a l r e s u l t s o f wa l l s b a s e d o n l o w- c y c l i c l t t e r al l o a d 墙体开裂荷载 开裂位移极限荷载 极限荷载位移 A 0 8 5 p， p 编号P k N m m P k N ram mm 一 W 一1 8 4 2 6 1 8 7 1 9 1 5 3 1 3 3 3 1 7 8 9 0 4 4 0 W 一2 1 2 4 8 2 】 7 2 3 1 7 5 2 】 】 7 3 】 7 9 2 0 3 9 3 1 3 1 滞 回曲线 得 出的滞 回曲线 即试件 的荷 载一 位移 曲线 ( P一 曲线) 如图 5所示。 ( b ) W- 2 墙体 图5 墙体的荷载一 位移曲线 Fi g 5 Lo a d- d i s p l a c e me n t c u r v e s o f t h e wa l l s 从滞回曲线可以看出： 1 ) 通过有竖向压力作用的墙体与无竖向压力 作用 的墙体的滞 回曲线 比较 ， 可 以看 出墙体 W 一2 的滞回曲线比墙体 W 一1 更加饱满， 表明竖向荷载 作用的墙体的耗能能力较高。 2 ) 在破坏阶段， 墙体 W 一 1 滞回环向反 S转化 较 明显 ， 表明墙体沿墙底部截面滑移的现象明显 ， 残 余变形较大。墙体 W 一 2的滞 回环正 由梭形 向弓形 过渡 ， 反映出一定的滑移性质。 1 3 2骨 架 曲线 试件的骨架曲线为滞回曲线上各加载级第一次 循环的峰点所连成的包络线 ， 它可以反映 出试件在 不同阶段的强度 、 刚度 、 延性和耗能能力等特性。本 文将正反两个加载方 向的荷载一 位移包络线 画在 同 一 象限， 对每一加载级所示的荷载取平均值 ， 得到试 件的骨架曲线。各片墙体 的骨架曲线如 图6所示 。 图 6 墙体的骨架 曲线 Fi g 6 S k e l e t o n c n r v e s o f th e wa l l s 1 3 3 恢复力模型 恢复力特性 曲线0 是指反 复水 平荷载作 用下 的力一 变形 曲线 ， 表 明了结构在水平荷载作用下力与 变形 的关系。本次试验中墙体的骨架曲线有明显 的 开裂荷载点 、 极限荷载点。考虑刚度退化 ， 根据滞 回 环所表现出来的能量耗散与试验结果 的对应关系 ， 建立“ 刚度退化折线型” 恢 复力模型 ， 如 图 7所 示 。 l 1 p u p 1 0一 06 l 6 图 7 墙体 恢复力模型 Fi g 7 Resumed powe r mo de l o f wa l l 1 3 4变形 能 力 构件的变形能力是由构件的延性系数( 表 4 ) 和 侧移角来表示 。所谓延性 ， 是指结构 、 构件或构件的 某个截面从屈服开始到达最大承载能力或到达 以后 而承载能力还没有 明显下 降期间的变形能力 ， 是衡 量结构的塑性变形能力及抗震性能好坏的重要指标 之一 。目前确定构件延性系数 的方法各不相同 ， 本文采用位移延性 系数来表示构件 的变形能力 ， 计 2 0 1 5 N o 3 王石磊 ， 等 ： 新型利废 自保温混凝 土砌块墙 体抗 震性能试验研究 7 9 算式如下 ： l = z l 2 = 式中， 。 、 2 为延性系数； 。 为构件的开裂位移； 为极 限位移 ， 即为最 大荷载对应 的位移 ； 为构 件的等效屈服位移 。 表4 墙体的延性系数 T a b l e 4 Du c ti l e p a r a me t e r s o f wa l l s 2 结 论 1 ) 竖向压力对墙体 的破坏形态有一定的影响。 无竖向压力时 ， 墙体出现较多沿灰缝 的斜向裂缝 ， 主 裂缝成 x型 ； 有竖 向压力 时， 墙体裂缝较均匀 ， 出现 较多的竖向裂缝 ， 具有一定的斜压破坏性质 。 2 ) 在竖 向压力作用下 ， 墙体的滞 回曲线相对于 无竖向压力墙体较饱满 ， 具有较高的耗能能力 ； 而无 竖向压力墙体的滞 回曲线向反 S发展较 明显 ， 表明 墙体沿墙底部裂缝发生滑移， 残余变形较大。 3 ) 自保 温混凝土砌块墙体在水平低 周反复荷 载作用下， 其工作性能与普通混凝土砌块墙体相比， 具有更好的延性 、 更大的变形和耗能能力 。 4 ) 墙体施加竖向压力 ， 可 以增强砌块与砂浆之 间的摩擦 ， 减小砌体 的主拉应力 ， 从而提高砌体的抗 剪强度， 改善砌体结构的抗震性能。 参 考 文 献： 1 李兆 龙 建筑 节能 问 题研 究 J 今 日科 苑 ， 2 0 0 9( 1 0 )： 1 3 7 1 3 8 2 涂逢 祥 2 l世 纪初 建 筑节 能 展 望 J 新 型建 筑 材料 ， 2 0 0 1 ( 1 ) ： 3 2 3 5 3 王剑 节能利废 型 自保 温混凝土配 合 比及 耐久性 试验研 究 D 南京 ： 南京工业大学 ， 2 0 1 2 4 J G J 5 5 -2 0 1 1普通混凝土配合 比设计规程 S 5 朱伯龙 结构抗震试验 M 北京： 地震出版社， 1 9 8 9 6 田玉滨 ， 唐岱 新 配 筋砌 体开 洞剪 力墙抗 震性 能的试 件研 究 J 哈尔滨工业大学学报 ， 2 0 0 2 ( 4) ： 2 0 4 7 唐岱新 ， 王凤来 ， 旌楚 贤 新型 砌体结 构体 系与墙体 材料 配筋砌块 砌体研 究成 果汇 编 M 北 京 ： 中国建 筑工 业 出版 社 ， 2 0 1 0 8 杨春侠 ， 施楚 贤 混凝 土多孔砖砌体结构恢复力模 型研究 J 长沙交通学院学报 ， 2 0 0 7 ( 4 )： 1 - 6 9 郭子雄 ， 杨勇 恢复力模型研究现状及存在 问题 J 世界地 震工程 ， 2 0 0 4 ( 4 ) ： 4 7 - 5 1 1 O 杨春侠 ， 施楚贤 混凝土多孔砖砌体结构恢复 力模 型研究 J 长沙交通学院学报 ， 2 0 0 7 ( 4) ： 1 - 6 1 1 王辰宇 预应力混凝 土小 型空心 砌块砌 体抗震性 能试验 研究 D 南京 ： 南京工业大学 ， 2 0 0 5