开窗洞自保温暗骨架承重墙抗震性能试验研究与分析.doc

开窗洞自保温暗骨架承重墙抗震性能试验研究与分析在我国,砌体结构仍将是相当一段时期内在村镇建筑领域被延用的结构形式之一,但砌体结构房屋的抗震能力一般相对较低,且我国村镇住宅中节能承重建筑结构体系的使用比例不高,建筑能耗较大,因此促进抗震节能一体化是我国建筑发展的迫切需要。本人所在课题组已研发出系列节能承重砌块及自保温暗骨架承重墙结构体系,墙体的保温隔热性能得到增强、受力性能得到改善,可实现建筑节能和结构抗震的并行效果,在村镇建筑中有广阔的发展前景。由于建筑功能和使用上的要求,墙上开门窗洞较为常见,但震害结果表明,墙体受到洞口的削弱,窗间墙、窗下墙是抗震的薄弱环节,因此研究开窗洞自保温暗骨架承重墙的抗震性能及抗震设计方法十分关键。本文对2片足尺开窗洞自保温暗骨架承重墙进行拟静力试验研究,通过对各项抗震性能指标的分析,揭示了开窗洞自保温暗骨架承重墙的抗震性能和失效破坏机理,比较了不同开洞率的窗洞对墙体整体性能的削弱作用。试验结果表明:(1)洞口越大对墙体的承载力、刚度削弱作用越明显,试件开洞率越大,无论开裂荷载、极限荷载还是破坏荷载均较低,但极限承载力随洞口加大的降低程度小于墙体水平截面积的削弱程度,两试件刚度退化总体趋势均为退化初期衰减较快,随着位移的增大而减缓;(2)试件W-1和试件W-2的延性系数分别是3.034和4.085,均具有较好的延性;(3)各试验墙体在弹性阶段沿墙体高度的变形基本上是弯曲型或直线型,当墙体进入破坏阶段,沿墙体高度的变形呈现出剪切型;(4)墙体开裂后的耗能能力随着开洞率的增大而减小;(5)芯柱和水平条带钢筋都参与承载,并且可抑制、延缓斜裂缝的发展和贯通,对提高墙体的变形能力和延性起到了较好的作用,在窗洞周围和墙体中设置钢筋混凝土芯柱、水平条带对提高墙体抗震性能是一种行之有效的措施。本文在试验研究及理论分析的基础上,将墙体的破坏过程划分为弹性阶段、弹塑性阶段、破坏阶段,并采取相应的力学模型以描述墙体在水平和竖向荷载作用下的全过程受力特点,分别为:(1)弹性阶段,将墙体视为一种以节能承重砌块为基体,芯柱和水平条带混凝土为增强纤维的复合材料等效弹性板模型;(2)弹塑性阶段,将墙体视为由混凝土等效斜压杆、水平钢筋、竖向钢筋组成的抗剪抵抗机构体系;(3)破坏阶段,墙体退化为由暗骨架形成的“弱框架”体系。基于等效弹性板模型和抗剪抵抗机构体系,本文提出了开窗洞自保温暗骨架承重墙开裂荷载修正计算公式与极限承载力计算方法,经计算比较,两种阶段的理论计算与试验结果吻合较好,具有一定的理论依据和实用价值,满足实际工程计算需要,可为节能承重系列砌块和自保温暗骨架承重墙结构体系的推广与普及提供参考,推动建筑抗震节能一体化。