裝配式外圍護結構抗震性能分析

蔣瓊

摘 要：通過對裝配式外圍護結構施加擬靜力循環周期荷載來模擬水平地震荷載作用，對結構的荷載反應進行了詳細的描述。

關鍵詞：裝配式；結構；抗震

本章主要通過裝配式外圍護結構擬靜力加載得到的試驗結果，按照設計好的試驗分組對結構抗震性能進行對比評定，主要從結構的破壞形態、骨架曲線、滯回曲線、延性、退化效應、耗能系數等幾個抗震指標入手，考慮墻板類型、連接形式、柔性填充、墻板厚度、門窗開洞對試件抗震性能的影響。

1 不同因素對試件破壞形態的影響

1.1 墻板類型的影響

試驗采用了兩種類型的墻板，輕質陶粒混凝土類墻板和復合類墻板試件對比分組情況如下表1所示。

表1 按墻板類型分組

通過對2小組試件試驗現象的觀察，試驗結果表明試件砂漿開裂情況基本相同。在大震位移作用下，框架破壞集中柱底和梁柱節點處，混凝土被裂縫分割成塊狀。但對于墻板而言，輕質陶粒混凝土類墻板破壞程度大于復合類的墻板：加載過程中，JHl50.LLT試件墻板整體出現斜向貫通裂縫，HLl50.LLT試件墻板幾乎沒有開裂。極限破壞時，輕質陶粒混凝土墻板角部壓碎較重，有的地方鋼筋裸露，復合類墻板只是角部輕微壓碎。原因是輕質陶粒混凝土類墻板剛度較大，變形能力差，所以破壞嚴重。

1.2 連接形式的影響

裝配式外圍護結構墻板與框架梁的連接形式主要采用兩種：一種是墻板上下均采用工廠提前預制好的4mm鋼連接件進行連接，另一種是墻板頂部與項梁通過鋼連接件進行連接，墻板底部與底梁之間通過墻板配套砂漿進行填充。均采用工廠提前預制好的4mm鋼連接件進行連接，另一種是墻板頂部與項梁通過鋼連接件進行連接，墻板底部與底梁之間通過墻板配套砂漿進行填充。對比試驗如表2所示。

表2 墻板連接形式對比分組

通過試驗現象對比表明，由于試驗采用的是擬靜力加載，模擬的地震力作用主要作用于面內，所以連接形式對結構的破壞形態影響不大。

1.3 柔性填充的影響

輕質陶粒混凝土墻板有無柔性填充材料試件、復合類墻板有無柔性填充材料試件對比試驗的分組如表3所示。通過對比試驗發現：輕質陶粒混凝土墻板結構柔性填充使得砂漿開裂推遲，5mm位移時JHl50.LL試件砂漿出現裂縫，而增加柔性填充，10mm位移時墻板頂部砂漿才出現第一條微裂縫；JHl50.LLT試件5塊建華墻板形成一個整體共同工作，當達到30mm位移時，墻板整體產生斜向45。貫通裂縫，最后墻板的破壞也主要集中在主斜向裂縫和開裂的第一和第三條板接縫處。而JHl50.LL試件，5塊墻板單獨變形，板縫全部開裂，墻板裂縫相繼出現，主要集中在墻板角部。輕質陶粒混凝土墻板有無柔性填充試件破壞形態對比。對于復合類墻板結構：HLl50.LLT試件和HLl50.LD試件破壞形態相差不大。

表3 柔性填充材料對抗震性能的影響對比分組

1.4 門窗開洞的影響

試驗考慮了外圍護結構開設門窗洞口的情況，通過對比試驗發現：JHl50.LLC與JHl50.LL試件的砂漿開裂位移大致相同，但砂漿裂縫主要集中窗洞兩側整板四周與窗洞頂部墻板砂漿處，窗洞底部割板砂漿裂縫開展較晚。墻板開裂的位移大致相同，JHl50.LL試件在5mm位移時墻板出現斜向裂縫，JHl50.LLC試件在10mm位移時出現斜向裂縫，JHl50.LLC試件墻板裂縫主要分布在兩塊整板上，JHl50.LLC試件與JHl 50.LL試件墻板破壞形式。對于框架的破壞，JHl50.LLC試件框架柱裂縫出現較早，最后的破壞形態與JHl50.LL試件相同。JI--11 50.LLM試件由于門兩側鋼板發生位移，門洞兩側墻板擠壓破壞較輕，門洞頂部墻板角部有輕微碎裂，墻板、砂漿開裂位移與J/-1150.LLC試件相同。

2 結構抗震性能分析

滯回曲線又稱為恢復力曲線，能夠反映結構在反復荷載作用下的剛度退化、變形特征及能量消耗，它是進行結構非線性地震反應分析的重要依據。滯回曲線也呈現多種多樣的形狀，最常見的有梭形、弓形、反S形、Z形等。試驗得到了8個試件O～lOOmm位移加載過程中的荷載位移滯回曲線。

2.1 墻板類型的影響

通過JHl50.LD試件和HLl50.LD試件，JHl50.LLT試件與HLl50.LLT試件的滯回曲線的形狀、飽滿程度進行對比可以發現：

1）滯回曲線形狀大致相同：由于試件的破壞柱底為受彎剪破壞，梁柱節點處為剪切破壞，所以輕質陶粒混凝土類墻板和復合類墻板的滯回曲線形狀均為典型的弓型，卸載后都有一定的殘余變形。

2）滯回曲線中間捏攏：由于框架柱的剪切變形，框架柱底部出現了裂縫張開和閉合的現象，在反向加載時，只需要施加很小的力就可以使得裂縫閉合，因此，滯回曲線有一定的捏攏現象。

3）曲線飽滿程度不同：輕質陶粒混凝土類墻板滯回曲線相對于復合類墻板試件較為飽滿，具有更強的耗能能力。

2.2 連接形式的影響

通過觀察JHl50.LD試件與JHl50.LL試件的滯回曲線發現，兩試件滯回曲線差別不大，滯回曲線形狀相同，均為標準弓形：加載過程中滯回曲線捏攏，出現一定的滑移；滯回環飽滿程度相差不大，耗能能力相同。

2.3 柔性填充的影響

通過JHl50.LL試件與JHl50.LLT試件，HLl50.LD試件與HLl50.LLT試件的滯回益線的對比分析可以得出：輕質類墻板兩側增加柔性填充以后，試件加載前期滯回環形狀相對飽滿；試件屈服以后，JHl50.LLT試件滯回曲線飽滿程度減小，捏攏現象更為嚴重。復合類墻板有無柔性填充對試件滯回曲線影響不大，滯回環形狀均為“弓形”。

參考文獻

[1]邱燦星.帶復合墻板鋼架的滯回性能研究[D].山東大學，2011.

[2]臧海濤.復合墻板與鋼框架連接節點的試驗研究[D].山東大學，2013.