紅磚墻與蒸壓加氣混凝土砌塊墻的抗震性能研究

岳明凱（山東和富工程檢測有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

由于紅磚生產(chǎn)所需的原材料很容易獲得，使得其在建筑行業(yè)中大量使用，但考慮到其自重較大，應(yīng)用效率不高[1]。蒸壓加氣混凝土砌塊具有重量輕、易加工等特點(diǎn)，建造效率更高，蒸壓加氣混凝土砌塊是在標(biāo)準(zhǔn)工廠生產(chǎn)的，這確保了產(chǎn)品的成分和質(zhì)量穩(wěn)定。

蒸壓加氣混凝土砌塊由水泥、砂子、水和石灰等基本材料組成，在世界上許多國家都有使用，也有許多制造工廠[2]。高層建筑由于填充墻的存在，使頂層位移減小，基底剪力增大。基于部分填充鋼框架結(jié)構(gòu)的10 層磚和蒸壓加氣混凝土砌塊的分析，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力非線性分析，比較了結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下的變化，并對(duì)各結(jié)構(gòu)模型的最大基底剪力、層位移、周期和軸力進(jìn)行了比較。為了了解不同震區(qū)蒸壓加氣混凝土砌塊的抗震性能，對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊進(jìn)行了參數(shù)化研究和抗震分析，并對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊墻體進(jìn)行模擬地震分析[3]。此外，對(duì)黏土磚和蒸壓加氣混凝土砌塊的性能、制備方法、工藝和所需材料進(jìn)行了對(duì)比分析[4]。結(jié)果表明，蒸壓加氣混凝土砌塊與黏土磚相比具有更好的抗震性能和使用性能，并且具有成本效益。

1 研究意義

紅磚外觀質(zhì)量并不完美，這在很大程度上取決于許多物理因素，如土壤質(zhì)量等[5]。而蒸壓加氣混凝土砌塊由于成分穩(wěn)定、生產(chǎn)方便，減少能源的浪費(fèi)，更適合應(yīng)用在建筑填充墻內(nèi)[6]。因此，為了保證建筑質(zhì)量均勻、一致性和形狀完美，采用了蒸壓加氣混凝土砌塊作為填充材料，并對(duì)其進(jìn)行了抗震參數(shù)比較。

2 研究方法

本項(xiàng)目首先采集地震帶數(shù)據(jù)、土壤特征等，這些是設(shè)計(jì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的主要要求，基于此設(shè)計(jì)了一個(gè)詳細(xì)的二維平面，結(jié)構(gòu)的規(guī)劃方式包括先進(jìn)的垂直運(yùn)動(dòng)設(shè)施、適當(dāng)?shù)暮笸藚^(qū)、充足的通風(fēng)和用戶的隱私[7]。按照鋼筋混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，考慮標(biāo)準(zhǔn)厚度分別為230mm 和120mm 的外墻和內(nèi)墻。整個(gè)墻體的自重主要取決于所用砌塊的自重，其中蒸壓加氣混凝土砌塊自重為7.5kN/m2，紅磚自重為19.2kN/m2。利用ETABS軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)的地震分析和反應(yīng)譜分析。該模型考慮了某地區(qū)的地震荷載，該地區(qū)屬于遠(yuǎn)震區(qū)，根據(jù)不同的特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的比較研究。

圖1為結(jié)構(gòu)的三維模型，表1給出了在ETABS中對(duì)擬建建筑進(jìn)行分析時(shí)所考慮的參數(shù)數(shù)據(jù)。

圖1 建筑物的三維模型

表1 模型描述

3 結(jié)果與討論

對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊墻和紅磚墻在填充混凝土框架結(jié)構(gòu)中進(jìn)行了分析，然后得出了以下結(jié)果。圖2和圖3 為填充混凝土結(jié)構(gòu)各層的最大位移，單位為mm。從圖2 和圖3 可以看出，隨著樓層的增加，兩個(gè)方向上的最大位移都在增加。在各層中，蒸壓加氣混凝土砌塊Y方向位移比紅磚Y方向位移幾乎小80%；與Y方向相同，蒸壓加氣混凝土砌塊在X方向上的位移幾乎比紅磚的位移小80%。這些數(shù)值強(qiáng)烈表明，由于自重不斷變小，地震引起的位移顯著減小。

圖2 紅磚墻的位移結(jié)果

圖3 蒸壓加氣混凝土砌塊墻位移結(jié)果

圖4給出了蒸壓加氣混凝土砌塊的最大層位移，比紅磚砌塊的最大層位移小77.3%；圖5說明了蒸壓加氣混凝土砌塊的最大樓層漂移比紅磚小36.1%；圖6說明了蒸壓加氣混凝土砌塊的最大基底剪力比紅磚小26.46%。通過對(duì)所有圖表(圖2～圖6)的分析，與蒸壓加氣混凝土砌塊相比，紅磚砌塊的最大位移、層間位移、基底剪力更大。

圖4 最大位移比較

圖5 最大漂移比較

圖6 最大基底剪力比較

4 結(jié)語

采用ETABS軟件對(duì)某遠(yuǎn)震區(qū)的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行了分析，研究了蒸壓加氣混凝土砌塊對(duì)框架結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響，并將結(jié)果與紅磚墻進(jìn)行了縱向位移、最大基底剪力和層間位移的比較，蒸壓加氣混凝土砌塊墻體的結(jié)果比紅磚小。在地震易發(fā)地區(qū)使用蒸壓加氣混凝土砌塊被認(rèn)為是更有效的，因?yàn)槲灰啤⑵坪突准袅Χ驾^低。此外，蒸壓加氣混凝土砌塊的使用減少了梁和柱的鋼筋、截面尺寸、勞動(dòng)力和時(shí)間，最終節(jié)省了更多的資金。