帶砌體填充墻的鋼筋混凝土框架受力性能分析

魏秀瑛 張同文

（湖南高速鐵路職業技術學院，湖南 衡陽 421000）

關鍵字：帶砌體；填充墻；鋼筋；混凝土；框架；受力性能

1 實驗分析

在本研究中，我們采用的是24 個鋼筋混凝土框架，其比例為1:3 制作形成的所形成的砌筑磚墻框架，在樣品中s 為正方形框架，而R 為矩形框架，首字母之后的數字可作為慣性矩的比值，第二個字母t 是連續式框架填充墻，且屬于一種無門洞式的結構。對不同框架外形有三組樣品，第二個數字1、2、3 分別表示該樣品在小組中的排列順序，最后字母為L 表明該框架為輕質混凝土，如果是最后字母為D 表示該樣品所承受框架平面的水平作用力，而非對角荷載，當樣品為普通混凝土建筑而成，則最后字母為R。從材料的性質上來看在本研究中，我們分對混凝土樣品的強度，砌體等多種項目進行檢測，獲取樣品的性能參數和強度系數等，不同混凝土制作的圓柱體檢測其強度對養護過程中需要與制作中處于同一環境下，對不同類型的填充墻進行強度檢測，分別制造六片大小相同的墻體，在基于對角載荷的作用力測試墻面的剛度和強度，對樣品使用的砂漿進行強度測試。從實驗的設備上來看，在整個實驗過程中采用的是Baldwin 樣品檢測設備，在樣品受作用兩端可以設置鋼板，能夠連接所有的數據和儀器檢測系統進而實現數據的實時檢測，并將結果輸出。分析框架的平面位移也是十分重要的，可以采用線性變換進一步對樣品對角位移進行觀測樣品，不僅能夠觀測填充墻的位移，同時還可以及時監測其變形度，將能夠用于判斷填充墻的分離程度在，離開角點位置之后可在梁柱每間隔25%的長度和設置傳感器，用于檢測位移變化情況。

具體的實驗步驟為對樣品進行每4.5kN 荷載力逐漸增加，每級荷載情況下需要觀察樣品的裂縫程度，并且在模板圖中實時記錄裂縫檢測情況，隨著荷載作用力的增加，當樣品產生較大變形后最終會使填充墻和框架都出現一定程度的破壞，為防止對檢測儀器產生的破壞程度，在樣品破壞前需要及時終止測試。

2 研究結果分析

樣品需要從加載過程逐漸到破產生破壞，其開裂荷載，極限荷載以及框架剛度等重要信息，具體荷載與位移之間的關系如圖1所示。

圖1

我們可以發現在在樣品受力時存在三個重要階段，這一框架結構有相應的剛度值和初始值。當填充墻產生第一條裂縫時，切割剛度沒有產生明顯的開裂現象，切割剛度是過程荷載和對角變形比值。最后極限剛度是結構極限荷載和變形。

圖2為樣品，從加載到出現破壞之后荷載作用力與位移的關系曲線，該曲線呈現下列特點。

圖2

樣品在經過荷載作用力到產生破壞需要經過三個階段，開裂前，開裂后以及處于極限破壞過程中，如下圖所示樣品在開裂前從o 點到Bb 點中由于填充墻與周邊框架沒有實現緊密接觸，因此在這一階段存在明顯的傾斜，在AB 階段樣品的在受荷載作用位點基礎上會出現直線位移，主要是由于在該階段會使框架與受載荷角點實現緊密接觸，而使框架與填充墻出現彈性形變，這一形變會沿著對腳進行并產生裂縫，進而會逐漸降低荷載作用力。該圖中出現第一條裂縫的點位，B 點從D 點開樣品會逐漸表現為非線性，當出現第一條裂縫后填充墻會繼續形成裂縫，并且裂縫逐漸延伸，寬度變大，裂縫的發展是與其尺寸裂縫的發展是與其尺寸比值具有一定的，而正方形樣品中裂縫會沿對角戲演逐漸延伸，但矩形樣品中填充墻為滑移裂縫。隨裂縫產生會重新分布內部的作用力，由于作用力增加在基于剪切力和彎曲作用力的共同作用下在受荷載的角點位置會出現梁柱的明顯裂紋，同時相鄰磚之間也有顯著的錯動現象，在填充墻和框架構件中裂縫的存在進一步會導致樣品結構剛度降低。

當荷載值接近極限值時會沿著受壓對角線出現明顯的填充墻裂縫，如果此時墻體是框架與墻體存在緊密接觸，有效防止墻體變形，防止砌墻的框架脫落，當樣品承受較大作用力之后會保留一定強度，從C 點后曲線降低在處于較低的作用力下會繼續擴大變形程度，最后的曲線依賴于樣品幾何性能和力學性能。總而言之，對于進行樣品來說，其位移與荷載作用力的曲線呈降低趨勢，而對正方形樣品來說具有良好的塑性，表現為在CD 段處于平緩，其位移曲線和荷載作用力在第三階段位置會產生裂縫，相應的角部砌體和滑移也會產生變形。當梁與柱慣性矩比值顯著降低時這種這種變形程度更突出，在滑移破壞時越接近載荷角點的應力部位，則會出現明顯的破壞程度，隨梁與柱的慣性矩比值增加會對墻體變形程度存在一定的約束性，而砌體的轉動變形程度降低，通常當結構破壞模型形成前會出現墻體破壞和框架構件的剪切破壞，為能夠防止樣品突然破壞對于檢測儀造成的損傷，需要在樣品徹體破壞反正破壞之前需要停止荷載力的施加，總之對于正方形樣品來說，填充墻和構件的破壞情況會在最后階段形成嚴重破壞。當框架柱中存在較高的慣性矩時會形成顯著裂縫，且集中在靠近荷載的框架梁上，當樣品的梁柱慣性矩比例為一時，此時由于剪切破壞位置分布在荷載區中，且呈現對稱分布，當框架梁慣性矩比例較大時此時剪切破壞裂縫會沿著沿著交點位置向柱位置逐漸延伸，最后這種破壞程度會隨受壓對角方向進行破壞，對于樣品存在較大的尺寸高寬比值來說，會形成彎曲性結構破壞并沿著受拉對角線方向產生破壞，進而將出現剪切滑移破壞，出現明顯的住裂縫。

3 小結

在本研究中，我們通過對24 個樣品從加載到破壞進行完整實驗并得出了重要結論。影響帶填充墻框架受力性能的因素比較多，但本研究只針對框架的外形結構與梁柱慣性距值進行比較分析，為能夠使建筑工程設計具備更廣的適用性，之后還需研究人員對該問題進行深入探究。