关于开洞配筋砌块砌体抗震性能分析

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【摘 要】混凝土砌块是建筑设计与施工中常见的结构形式，采用开洞配筋砌块作为结构件已经成为了行业规范。在试验中表明虽然载荷极限改变不大，但是其过载后呈现出的抗破坏性能由于普通砌块，说明其在地震中可以体现出较好的延性，从而提高抗震性能。

【关键词】配筋砌块；抗震性检测；加载试验；抗震性分析

1 配筋混凝土砌块的应用

在我国的建筑规程中，采用砌块作为建筑的结构形式已经成为了国家标准，并在实际的应用中得到了推广。砌块结构的推广尤其是带有配筋的砌块的应用是由国际实践经验得出的。在北美的实际应用中，混凝土砌块的应用实现了降低资源消耗，保护环境，保证设计的灵活性等功能。因此配筋混凝土砌块在我国得到应用是将来建筑发展的趋势。而其在实际的推广中，混凝土砌块的应用对材料提出了具体的要求，推动了此建筑材料的革新。虽然在实际的应用中，因为实际应用的经验较少，技术指标与测试手段的差异，从某种程度上影响了我国配筋混凝土砌块的应用，因此设计与施工中还不能做到完全适应我国的施工项目与工艺。但是，从长远的角度看，如果经过研究与改进是完全可适应我国的建筑需求的，其优势也必将得到体现。因为从力学角度看，采用高强度小砌块，高强度和高工作性能的砂浆砌体，利用在孔体中灌注性能较高的混凝土来构成一个竖向连续的固体芯柱，同时在墙体的水平与竖向上设置一定的配筋，墙体的承载能力与抗震性能都会因此获得较大的提高。当然在实际的应用中，此种模式是否可以适应现实建筑，并获得较高的抗震性能，还需要在试验中进行测试，由此获得实际应用的具体参数。

2 抗震性能的结构分析与试验方法

2.1 试块的设计与制作

在测试中，按照施工的工艺措施进行试块的制作，两个试块被定义为w1与w2，其所采用的空心砌体的强度都达到了MU15。试验中采用的现场拌制工艺，其砂浆强度为30MPa，试验中选择的构造柱、芯柱、灌注混凝土均为C30。构造柱和芯柱的纵向钢筋HRB400直径为12mm，w1的配筋水平为HPB235直径6mm。一号试块比2号试块相比水平配筋稍多。

2.2 试验的加载模式

在利用加载装置进行试验的过程中，采用的是混合型的加载方式，即力与位移同时作用，并控制进程的方式。在正式试验前对试件加载一个1.2MPa的垂直载荷。正式试验的时候从20KN开始以一个等级10KN开始逐级加载，直至试件出现第一道裂纹为准，进行测定后，持续采用变形控制进行加载，变形值直到试件顶点位移最大为基准，以此位移参数的整数倍为级差控制加载过程，每个级别循环一次，直到极限载荷下降的85%后结束试验过程。

3 试验结果与分析

3.1 试块破坏的过程记录

试验中试块w1的破坏过程为：初期加载，骨架曲线是一个直线，当压力载荷达到80KN时，开始在距底梁40cm的位置，距离结构柱55cm的位置出现了裂缝，其长度为20cm，宽0.2mm，竖向向下。同时在墙洞的左下角出现竖向裂缝一条；从相反方向加载80KN的时候，在墙洞的右下角也出现了竖向的裂缝，此后采用位移控制加载。当左侧位移达到16.40mm的时候，右侧窗间向左下的位置出现裂缝变大，墙洞右侧的砌块出现压酥情况，即灰块脱落，右侧构造柱上也出现了裂缝加宽，在左侧的墙间墙上出现了X裂缝。持续增加载荷载降到设计的85%为止。

试块w2的破坏过程如下：加载初期构件骨架曲线为直线，在加载到70KN的时候右侧在墙洞下边中间出现锯齿状裂缝，一直延伸到墙洞右边根部，墙体右下角也出现了竖向裂缝；70KN受到拉力的时候，在墙洞下方出现第一条裂缝，并且与第一条裂缝对于砌体而言为对称。此后以位移控制加载，当向右加载的时候，出现两个窗间墙的主裂缝会变宽，有窗间墙的主要裂缝十分明显，同时墙洞的左下角、砌体右下角的混凝土出现压酥并脱落。向左加载的时候，通缝旁边会出现较多的细小裂缝，这些裂缝与主裂缝是平行的。此时在强度右下角和砌体左下角也出现了混凝土脱落的情况。在达到极限载荷的85%以下则停止试验。

3.2 加载过程中载荷与位移曲线分析

在墙体的顶点位移与加载滞回曲线进行了记录。从具体情况分析，墙体开裂前，滞回曲线在墙体出现开裂之前，是一种直线形态，墙体是在自身弹性允许的范围工作。墙体出现开裂后，此时位移就会增加，墙体出现的裂缝进一步加大，滞回环从直线形状改变为梭形转换，墙体进入到弹塑性工作范围。达到极值后，承载力则出现下降，裂缝变宽，并且混凝土出现了压酥脱落的情况，强度刚度降低，滞回环从梭型转变为弓形向反S状变化，具有明显的捏缩效果，说明了墙体开始滑移，滞回面积增加，进入到塑性工作范围。从测试的结果看，增加配筋的墙体滞回曲线更加的饱满，中部捏合的状况较轻，这时应为墙体屈服后，没有水平配筋的墙体裂缝范围不大，但是裂缝宽度大，同时产生了较大的滑移；如果有水平配筋，其墙体可以抑制部分墙体裂缝的出现与宽度，从而改变其剪切变形的程度，从而使得裂缝分布范围大且裂缝宽度微小，即滑移相对小，从而提高了系统能耗。

3.3 开洞配筋砌块的抗震性能分析

3.3.1 从骨架曲线进行分析

骨架曲线在开裂载荷达到极限前是一条直线，试验是在弹性状态下工作；达到开裂极限时，骨架曲线出现拐点，试块在弹性与塑性之间工作；达到极限载荷后骨架曲线则下降，出现的是刚度退化和承载能力下降的趋势，为完全进入塑性阶段。试块的骨架曲线下降阶段都十分平缓，具有较好的延展性，特别是载荷下降到极限载荷的85%后，试块仍然具备一定的变形与承载能力，因为竖向的载荷最大，其裂缝的摩擦就大，所以当试块沿着主裂缝开始滑移，靠裂缝之间的摩擦力来对抗水平载荷；从同一组两个试验墙看，增加水平配筋的试块的骨架曲线在开裂载荷之前是完全一致的，但是从开裂后两条曲线就开始分离，增加水平筋的在两条曲线的上方，且随着加载参数增加而竖向差值增加，从而表现出具备更强的承载能力，极限位移也较大。

3.3.2 试块的延性分析

通常在对结构件进行研究的时候，利用位移的延性系数进行表示构件的延性，即极限位移与屈服位移的比来表示。极限位移就是在水平承载力下降到试块最大抗力的85%的时候，柱顶的位移数值；而屈服位移则是利用通用屈服弯矩的方法测定的屈服位移数值。在比较值中可以看出，两个试块的延性位移比都在4.0以上，说明试块的都具备良好的抗变形能力，且增加配筋的试块要提高了10%。

5 结束语

从开洞配筋砌块与常规砌块在试验中的数据进行比较发现，增加了水平配筋的试块被破坏的过程明显不同。初始阶段裂缝点时间较晚，同时增加了配筋后改变了墙体破坏时出现的裂缝分布状况，试验中，增加了配筋的试件的裂缝数量也很少。同时增加了配筋的试块达到开裂载荷后，其屈服载荷与极限载荷参数都获得了提高；水平钢筋有效的提高了试件的延展性，同时粘滞阻尼系数也相应提高，耗能水平也就得到了提高。说明此类设计方式可以有效提高构件的抗震性能。

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