水泥聚苯模殼格構(gòu)式混凝土填充墻振動臺試驗研究

唐柏贊 李小軍 陳 蘇（中國地震局地球物理研究所，北京 100081）

水泥聚苯模殼格構(gòu)式混凝土填充墻振動臺試驗研究

唐柏贊 李小軍 陳 蘇
（中國地震局地球物理研究所，北京 100081）

為了適應(yīng)城市建筑和節(jié)土、節(jié)能、維持自然生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，目前正在開展墻體材料改革。我國近年來從國外引進(jìn)一種集承重、保溫、隔熱、阻燃和環(huán)保于一體的新型墻體——水泥聚苯模殼格構(gòu)式混凝土墻體。水泥聚苯模殼格構(gòu)式混凝土墻體是以水泥、粉煤灰、聚苯顆粒、水和其他摻和料為主要原料，經(jīng)過專業(yè)化機(jī)械設(shè)備拌合制造成帶有橫向、縱向交錯孔槽的板材，在其孔槽內(nèi)可以布置拉結(jié)筋，經(jīng)灌注免振搗自密實混凝土后形成格構(gòu)式混凝土墻體。這種墻體具有良好的應(yīng)用前景，為其推廣提供科學(xué)依據(jù)，通過模擬地震振動臺試驗，對4片水泥聚苯模殼格構(gòu)式混凝土墻體進(jìn)行了研究。

為研究墻體高寬比和墻體開洞對抗震性能的影響，對4片墻體進(jìn)行了設(shè)置：墻體1與墻體2高寬比均為1.00；墻體3與墻體4布設(shè)了門窗，墻肢高寬比分別為2.00、2.57。另外，墻體1的水平拉結(jié)筋貫通，墻體2的水平拉結(jié)筋未貫通，兩者的布置方式不同；墻體3與墻體4開有門窗洞口，在洞口左側(cè)豎向鋼筋隔一布置，洞口右側(cè)逐一布置，左右兩側(cè)配筋的數(shù)量有差異。為研究墻體在不同地震動、不同地震動強(qiáng)度作用下的地震反應(yīng)，沿墻體高度在格構(gòu)梁、柱相應(yīng)位置處布置鋼筋應(yīng)變片。模擬地震振動臺輸入的地震動加速度時程曲線選取了有代表性的地震記錄：Taft地震動、El-Centro地震動和Wo long地震動。地震動分別沿水平兩個方向輸入，輸入峰值加速度以0.1g為公差。試驗進(jìn)程分為3個階段：模殼彈性階段、模殼開裂階段和最后破壞階段。

（1）彈性階段：輸入地震動峰值加速度為0.15g時，格構(gòu)混凝土填充墻未出現(xiàn)任何裂縫，墻體處于彈性狀態(tài)；

（2）開裂階段：輸入峰值加速度為0.2g時，4片墻體均有輕微豎向和斜裂縫產(chǎn)生，墻體測點的鋼筋受拉應(yīng)變值較小（不及75 με），隨著輸入地震動峰值加速度增大，模殼開始出現(xiàn)裂縫，鋼筋應(yīng)變值陡然增加。輸入Wo long地震動峰值加速為0.4g時，墻體1和墻體2的原有斜裂縫向周邊延伸，裂縫寬度加大，表明高寬比較小（＜2）的墻肢破壞形態(tài)以剪切型為主；

（3）破壞階段：在0.75g Wo long地震動作用下，墻體測點的應(yīng)變值達(dá)到最大值，只有少量測點的最大應(yīng)變值發(fā)生在1.0g。當(dāng)輸入Wo long地震動峰值加速度為0.9g時，墻體3和墻體4的洞口下方水平、豎向以及斜裂縫增加并擴(kuò)展，但模殼沒有從墻體脫落，表明高寬比較大（≥2）的格構(gòu)混凝土墻肢破壞形態(tài)為彎剪型破壞。

為考慮水平拉結(jié)布置方式的影響，通過對比墻體1和墻體2鋼筋的測點應(yīng)變值可以發(fā)現(xiàn)，較之墻體2水平拉結(jié)筋不貫通，墻體1的水平拉結(jié)筋采用貫通的方式，鋼筋應(yīng)變值減小幅度約55%，減小幅值約165 με，出現(xiàn)在墻體2的測點8。通過對比墻體3與墻體4鋼筋的測點應(yīng)變值可以發(fā)現(xiàn)，豎向鋼筋較多的右側(cè)墻肢測點應(yīng)變值小于左側(cè)墻肢，最大減小幅度約83%。除個別測點異常外，4片墻體鋼筋的最大應(yīng)變值（約600 με）遠(yuǎn)小于鋼筋屈服應(yīng)變值（2000 με）。表明格構(gòu)混凝土墻體設(shè)置水平貫通拉結(jié)筋和增加豎向配筋能提高墻體的抗震承載力，是一種有效的抗震構(gòu)造措施。

試驗結(jié)果表明，水泥聚苯模殼格構(gòu)式混凝土填充墻具有良好的抗震性能。