關于開洞配筋砌塊砌體抗震性能分析

【摘 要】混凝土砌塊是建筑設計與施工中常見的結構形式，采用開洞配筋砌塊作為結構件已經成為了行業規范。在試驗中表明雖然載荷極限改變不大，但是其過載后呈現出的抗破壞性能由于普通砌塊，說明其在地震中可以體現出較好的延性，從而提高抗震性能。

【關鍵詞】配筋砌塊；抗震性檢測；加載試驗；抗震性分析

1 配筋混凝土砌塊的應用

在我國的建筑規程中，采用砌塊作為建筑的結構形式已經成為了國家標準，并在實際的應用中得到了推廣。砌塊結構的推廣尤其是帶有配筋的砌塊的應用是由國際實踐經驗得出的。在北美的實際應用中，混凝土砌塊的應用實現了降低資源消耗，保護環境，保證設計的靈活性等功能。因此配筋混凝土砌塊在我國得到應用是將來建筑發展的趨勢。而其在實際的推廣中，混凝土砌塊的應用對材料提出了具體的要求，推動了此建筑材料的革新。雖然在實際的應用中，因為實際應用的經驗較少，技術指標與測試手段的差異，從某種程度上影響了我國配筋混凝土砌塊的應用，因此設計與施工中還不能做到完全適應我國的施工項目與工藝。但是，從長遠的角度看，如果經過研究與改進是完全可適應我國的建筑需求的，其優勢也必將得到體現。因為從力學角度看，采用高強度小砌塊，高強度和高工作性能的砂漿砌體，利用在孔體中灌注性能較高的混凝土來構成一個豎向連續的固體芯柱，同時在墻體的水平與豎向上設置一定的配筋，墻體的承載能力與抗震性能都會因此獲得較大的提高。當然在實際的應用中，此種模式是否可以適應現實建筑，并獲得較高的抗震性能，還需要在試驗中進行測試，由此獲得實際應用的具體參數。

2 抗震性能的結構分析與試驗方法

2.1 試塊的設計與制作

在測試中，按照施工的工藝措施進行試塊的制作，兩個試塊被定義為w1與w2，其所采用的空心砌體的強度都達到了MU15。試驗中采用的現場拌制工藝，其砂漿強度為30MPa，試驗中選擇的構造柱、芯柱、灌注混凝土均為C30。構造柱和芯柱的縱向鋼筋HRB400直徑為12mm，w1的配筋水平為HPB235直徑6mm。一號試塊比2號試塊相比水平配筋稍多。

2.2 試驗的加載模式

在利用加載裝置進行試驗的過程中，采用的是混合型的加載方式，即力與位移同時作用，并控制進程的方式。在正式試驗前對試件加載一個1.2MPa的垂直載荷。正式試驗的時候從20KN開始以一個等級10KN開始逐級加載，直至試件出現第一道裂紋為準，進行測定后，持續采用變形控制進行加載，變形值直到試件頂點位移最大為基準，以此位移參數的整數倍為級差控制加載過程，每個級別循環一次，直到極限載荷下降的85%后結束試驗過程。

3 試驗結果與分析

3.1 試塊破壞的過程記錄

試驗中試塊w1的破壞過程為：初期加載，骨架曲線是一個直線，當壓力載荷達到80KN時，開始在距底梁40cm的位置，距離結構柱55cm的位置出現了裂縫，其長度為20cm，寬0.2mm，豎向向下。同時在墻洞的左下角出現豎向裂縫一條；從相反方向加載80KN的時候，在墻洞的右下角也出現了豎向的裂縫，此后采用位移控制加載。當左側位移達到16.40mm的時候，右側窗間向左下的位置出現裂縫變大，墻洞右側的砌塊出現壓酥情況，即灰塊脫落，右側構造柱上也出現了裂縫加寬，在左側的墻間墻上出現了X裂縫。持續增加載荷載降到設計的85%為止。

試塊w2的破壞過程如下：加載初期構件骨架曲線為直線，在加載到70KN的時候右側在墻洞下邊中間出現鋸齒狀裂縫，一直延伸到墻洞右邊根部，墻體右下角也出現了豎向裂縫；70KN受到拉力的時候，在墻洞下方出現第一條裂縫，并且與第一條裂縫對于砌體而言為對稱。此后以位移控制加載，當向右加載的時候，出現兩個窗間墻的主裂縫會變寬，有窗間墻的主要裂縫十分明顯，同時墻洞的左下角、砌體右下角的混凝土出現壓酥并脫落。向左加載的時候，通縫旁邊會出現較多的細小裂縫，這些裂縫與主裂縫是平行的。此時在強度右下角和砌體左下角也出現了混凝土脫落的情況。在達到極限載荷的85%以下則停止試驗。

3.2 加載過程中載荷與位移曲線分析

在墻體的頂點位移與加載滯回曲線進行了記錄。從具體情況分析，墻體開裂前，滯回曲線在墻體出現開裂之前，是一種直線形態，墻體是在自身彈性允許的范圍工作。墻體出現開裂后，此時位移就會增加，墻體出現的裂縫進一步加大，滯回環從直線形狀改變為梭形轉換，墻體進入到彈塑性工作范圍。達到極值后，承載力則出現下降，裂縫變寬，并且混凝土出現了壓酥脫落的情況，強度剛度降低，滯回環從梭型轉變為弓形向反S狀變化，具有明顯的捏縮效果，說明了墻體開始滑移，滯回面積增加，進入到塑性工作范圍。從測試的結果看，增加配筋的墻體滯回曲線更加的飽滿，中部捏合的狀況較輕，這時應為墻體屈服后，沒有水平配筋的墻體裂縫范圍不大，但是裂縫寬度大，同時產生了較大的滑移；如果有水平配筋，其墻體可以抑制部分墻體裂縫的出現與寬度，從而改變其剪切變形的程度，從而使得裂縫分布范圍大且裂縫寬度微小，即滑移相對小，從而提高了系統能耗。

3.3 開洞配筋砌塊的抗震性能分析

3.3.1 從骨架曲線進行分析

骨架曲線在開裂載荷達到極限前是一條直線，試驗是在彈性狀態下工作；達到開裂極限時，骨架曲線出現拐點，試塊在彈性與塑性之間工作；達到極限載荷后骨架曲線則下降，出現的是剛度退化和承載能力下降的趨勢，為完全進入塑性階段。試塊的骨架曲線下降階段都十分平緩，具有較好的延展性，特別是載荷下降到極限載荷的85%后，試塊仍然具備一定的變形與承載能力，因為豎向的載荷最大，其裂縫的摩擦就大，所以當試塊沿著主裂縫開始滑移，靠裂縫之間的摩擦力來對抗水平載荷；從同一組兩個試驗墻看，增加水平配筋的試塊的骨架曲線在開裂載荷之前是完全一致的，但是從開裂后兩條曲線就開始分離，增加水平筋的在兩條曲線的上方，且隨著加載參數增加而豎向差值增加，從而表現出具備更強的承載能力，極限位移也較大。

3.3.2 試塊的延性分析

通常在對結構件進行研究的時候，利用位移的延性系數進行表示構件的延性，即極限位移與屈服位移的比來表示。極限位移就是在水平承載力下降到試塊最大抗力的85%的時候，柱頂的位移數值；而屈服位移則是利用通用屈服彎矩的方法測定的屈服位移數值。在比較值中可以看出，兩個試塊的延性位移比都在4.0以上，說明試塊的都具備良好的抗變形能力，且增加配筋的試塊要提高了10%。

5 結束語

從開洞配筋砌塊與常規砌塊在試驗中的數據進行比較發現，增加了水平配筋的試塊被破壞的過程明顯不同。初始階段裂縫點時間較晚，同時增加了配筋后改變了墻體破壞時出現的裂縫分布狀況，試驗中，增加了配筋的試件的裂縫數量也很少。同時增加了配筋的試塊達到開裂載荷后，其屈服載荷與極限載荷參數都獲得了提高；水平鋼筋有效的提高了試件的延展性，同時粘滯阻尼系數也相應提高，耗能水平也就得到了提高。說明此類設計方式可以有效提高構件的抗震性能。

參考文獻：

[1]楊健蓉，黃穎.砌體結構的抗震設計[J].南鋼科技與管理， 010，（01） .

[2]施楚賢.對砌體結構類型的分析與抗震設計建議[J]. 建筑結構， 2010，（01） .

[3]于紅杰，姚艷紅. 砌體結構抗震分析及防震措施[J]. 科技創新導報， 2009，（01） .

[4]董偉.淺談砌體結構抗震設計[J].中國高新技術企業， 2010，（16） .

[5]范凱，王樂軍. 多層砌體結構抗震設計中底部嵌固端位置幾種確定方法的探討[J].黑龍江科技信息， 2010，（07） .