中國尊電梯井內(nèi)墻板縫抗震性能試驗研究★

張國偉 張 品* 楊云鳳

(1.北京建筑大學(xué)，北京未來城市設(shè)計高精尖創(chuàng)新中心，北京 100044； 2.北京市金隅加氣混凝土有限責(zé)任公司，北京 100044)

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中國尊電梯井內(nèi)墻板縫抗震性能試驗研究★

張國偉1張 品1*楊云鳳2

(1.北京建筑大學(xué)，北京未來城市設(shè)計高精尖創(chuàng)新中心，北京 100044； 2.北京市金隅加氣混凝土有限責(zé)任公司，北京 100044)

選取中國尊電梯井ALC墻板板縫為研究對象，對外掛有鉤頭螺栓加氣混凝土(ALC)圍護(hù)墻體的兩層空間鋼框架進(jìn)行了擬靜力低周往復(fù)加載試驗，從滯回曲線、ALC板隨動位移與相對位移等方面，考察了ALC圍護(hù)墻體板縫的抗震性能，得出了一些有價值的結(jié)論。

ALC，圍護(hù)結(jié)構(gòu)，墻板板縫，抗震性能

0 引言

“中國尊”項目由北京中信和業(yè)有限公司投資，將集甲級寫字樓、會議、商業(yè)、觀光以及多種配套服務(wù)功能于一體，項目建成后將吸引國際著名金融機構(gòu)與500強企業(yè)進(jìn)駐。位于北京商務(wù)中心區(qū)核心地塊，用地面積11 478 m2，總建筑面積43.7 萬m2，建筑總高528 m，截至2016年8月，中國尊已超過330 m成為北京第一高樓，預(yù)計在2018年10月竣工并投入使用，屆時將成為首都新地標(biāo)建筑[1]，該項目電梯井四周的內(nèi)墻板采用200 mm的ALC墻板，如圖1所示。

蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土(ALC)墻板由于其自重輕、保溫性能好、安裝基本上采用干作業(yè)方法等優(yōu)點越來越多地應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)建筑之中[2]。ALC墻板與主體鋼框架的結(jié)合是如今有待研究的領(lǐng)域，以目前成果而言，對于ALC墻板的抗震性能尚有許多研究工作亟待展開。現(xiàn)在工程中常用的節(jié)點為鉤頭螺栓節(jié)點、鋼管錨節(jié)點等傳統(tǒng)節(jié)點。鉤頭螺栓節(jié)點廣泛應(yīng)用于ALC墻板與主體結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點中，該節(jié)點具有很高的強度，節(jié)點構(gòu)件成本低、安裝方便。鋼管錨節(jié)點也具有較高的強度，在地震作用下可以避免墻板的脫落，然而鋼管錨節(jié)點構(gòu)件制作成本較高，且在安裝過程中工序較多、施工難度大，對施工人員自身素質(zhì)要求較高。本文選擇中國尊工程中所用鉤頭螺栓節(jié)點進(jìn)行ALC圍護(hù)墻體的抗震性能試驗[3,4]。

關(guān)于ALC墻體板縫的填充方案有很多種不同的方法，本試驗的填充方案采用中國尊實際工程中的板縫處理方法，如圖2所示，加氣混凝土墻體板材采用200 mm厚B06，A3.5級板材，配筋形式為上下雙網(wǎng)片7根直徑7 mm鋼筋[5]，板材寬度分為600 mm和300 mm兩種尺寸規(guī)格，長度分別為600 mm和2 600 mm兩種尺寸規(guī)格。板材側(cè)面開有凹凸槽，板縫中部填充巖棉，電梯井室內(nèi)采用PE棒填充，外涂加氣混凝土專用抗裂砂漿，所用砂漿實測斷裂伸長率為99.47，拉伸強度為0.71 MPa，粘結(jié)強度為0.67 MPa。室外除填充PE棒涂抹加氣專用粘結(jié)砂漿外在最外層涂抹PU-986密封膠。

1 試驗概況

試驗在北京建筑大學(xué)結(jié)構(gòu)實驗室進(jìn)行，采用美國MTS公司的擬靜力加載系統(tǒng)進(jìn)行控制加載，加載過程中規(guī)定液壓伺服作動器推為正，拉為負(fù)。試驗過程中鉸接鋼柱腳與基礎(chǔ)底梁固結(jié)，底梁通過壓梁與地面固結(jié)模擬地面的固定連接，試驗的加載裝置與主體鋼框架圖如圖3所示，試驗框架平面內(nèi)為軸線尺寸為3 600 mm×3 500 mm，框架柱采用200 mm×200 mm的熱軋H型鋼，框架梁采用250 mm×175 mm的型鋼，為了減小主體框架對ALC墻板的影響，梁柱節(jié)點處設(shè)計為可以自由轉(zhuǎn)動的鉸接節(jié)點；液壓伺服作動器通過焊接于框架頂端的加載端施加水平荷載；為了防止加載時框架發(fā)生平面外的傾覆，在上部框架梁腹板的兩側(cè)布置了防止平面外失穩(wěn)裝置[6]。

試驗測試裝置如圖3所示，在圖中測試墻體試件左右兩條墻體板縫，為了考察養(yǎng)護(hù)時間對ALC墻體板縫抗震性能的影響，保證室內(nèi)溫度不低于5 ℃的條件下左板縫填充砂漿后養(yǎng)護(hù)周期為21 d，右板縫養(yǎng)護(hù)周期為14 d。

試驗采用位移控制加載，根據(jù)GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范[7]，多、高層鋼結(jié)構(gòu)彈性層間位移角限值為1/250，設(shè)計小震彈性加載等級1/600，1/500，1/400，1/350，1/300和1/250。中、大震塑性加載等級1/200，1/150和1/100。

2 試驗現(xiàn)象

試驗加載至1/400時，墻板右側(cè)測量板縫砂漿出現(xiàn)可見裂縫，開裂寬度超過0.2 mm。試驗加載至1/300時，墻板左側(cè)板縫砂漿出現(xiàn)可見裂縫。隨著加載過程中層間位移角的增大，兩條所測墻板裂縫寬度均變大，并在板材長度方向形成貫通裂縫。位移角加載至1/100時，局部出現(xiàn)砂漿與墻板脫離的現(xiàn)象，水平板縫處的砂漿也由于上下兩層圍護(hù)墻板的錯動變形出現(xiàn)明顯的裂縫。在罕遇地震作用下墻板左下角部出現(xiàn)一道擠壓裂縫，結(jié)構(gòu)整體保存完好，墻板完整性良好，在加氣混凝土墻板的表面未出現(xiàn)大面積的破壞。試驗現(xiàn)象如圖4所示。

試驗過程中，電梯井室外一側(cè)PU-986密封膠填充的板縫在層間位移角1/300之前未出現(xiàn)明顯的現(xiàn)象，在加載至罕遇地震下對應(yīng)層間位移角1/100時，僅由于板縫寬度的拉伸出現(xiàn)凹陷，而沒有出現(xiàn)明顯的開裂，說明PU-986密封膠具有較強的拉伸強度。

3 試驗結(jié)果

3.1 滯回曲線

試驗得出的荷載與層間位移的滯回曲線如圖5所示，從曲線中可以看出，試件滯回曲線出現(xiàn)不太明顯的反S形，這表明鋼框架與內(nèi)嵌墻體之間產(chǎn)生了相對位移，但位移幅度較小；試驗加載在同一級循環(huán)中，后一次循環(huán)曲線的斜率小于前次循環(huán)，表明結(jié)構(gòu)在重復(fù)荷載的作用下剛度減小；試件滯回曲線的面積較小，基本處于彈性工作狀態(tài)，加載至1/100時，角部出現(xiàn)擠壓裂縫，荷載降低。

3.2 ALC墻板隨動位移

ALC墻板的滯回曲線如圖5中虛線所示，墻板在加載過程中隨框架振動的隨動位移如表1所示。

表1 ALC墻板隨動位移

從表1可以看出，ALC墻板的層間位移小于框架的層間位移，但由于本試件中，墻板節(jié)點為勾頭螺栓節(jié)點且板底與框架采用砂漿和巖棉填充的柔性連接，因此位移差相差不大。

3.3 ALC板縫相對位移

從圖6可以看出，所測量的兩條板縫隨著加載步的增加，ALC墻板間的上下錯動與裂縫不斷增大，其中墻體右板縫在加載過程中出現(xiàn)砂漿與墻板的脫離。在加載位移1/300前，左板縫表現(xiàn)出較強的抗震性能，未出現(xiàn)裂縫，隨著荷載位移的增大，兩板縫的破壞程度不斷變大，右板縫出現(xiàn)不可恢復(fù)的相對位移，在大震作用下板縫破壞程度大幅增加。

4 結(jié)語

1)砂漿在地震作用下易開裂，密封膠在整個加載過程中表現(xiàn)優(yōu)良，在板縫擴(kuò)展至1 mm以上時僅出現(xiàn)凹陷而沒有發(fā)生拉伸破壞。

2)砂漿填縫的抗裂性能與施工技術(shù)及養(yǎng)護(hù)周期有關(guān)，若保持砂漿與ALC墻板不發(fā)生脫離，板縫可以在1/300小震時不發(fā)生開裂與上下錯動的現(xiàn)象。

3)為了保證墻體板縫的抗震性能，在溫度不低于5 ℃的養(yǎng)護(hù)條件下ALC抗裂砂漿養(yǎng)護(hù)周期不應(yīng)小于21 d。

[1] 劉 鵬,殷 超,程 煜,等.北京CBD核心區(qū)Z15地塊中國尊大樓結(jié)構(gòu)設(shè)計和研究[J].建筑結(jié)構(gòu)，2014，44(24)：71-73.

[2] 劉艷軍,陳伯田,陳 玉.加氣混凝土國內(nèi)外發(fā)展回顧[J].建筑節(jié)能，2013，41(3)：30-34.

[3] 顧樂樂.伊通墻板節(jié)點強度、重復(fù)荷載作用及墻體模擬地震振動臺試驗研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2007.

[4] 張國偉,肖 偉,陳博珊,等.加氣混凝土墻板搖擺節(jié)點抗震性能試驗研究[J].建筑技術(shù)，2016,47(3)：79-82.

[5] 張國偉,陳博珊.蒸壓加氣混凝土外掛墻板受彎性能研究[J].建筑結(jié)構(gòu)，2016,46(13)：116-118.

[6] 肖 偉.加氣混凝土圍護(hù)墻體抗震性能試驗研究[D].北京：北京建筑大學(xué)，2016.

[7] GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].

On seismic performance test of wallboard in China elevator shaft★

Zhang Guowei1Zhang Pin1*Yang Yunfeng2

(1.BeijingFutureUrbanDesignAdvancedInnovativeCenter,BeijingUniversityofCityEngineeringandArchitecture,Beijing100044,China; 2.BeijingBBMGAutoclavedAeratedConcreteCo.,Ltd,Beijing100044,China)

The paper selects the ALC wall board joint for China elevator shaft as the research object, undertakes the simulation static low axial cyclic loading test for the two-story space steel framework of ALC enclosure walls, observes the seismic performance for the ALC enclosure wallboard joints from the hysteretic curve, ALC board displacement and relative dispacement, and achieves some valuable conclusion.

ALC, enclosure structure, wallboard joint, seismic performance

1009-6825(2017)06-0047-03

2016-12-13 ★：工程抗震防災(zāi)與綠色發(fā)展(UDC2016030200)；住房城鄉(xiāng)建設(shè)部2015科學(xué)技術(shù)項目計劃(2015-K1-024)

張國偉(1979- )，男，博士，副教授

張 品(1990- )，男，在讀碩士

TU352

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