裝配式建筑墻板抗震實驗研究

趙軼

摘?要：以提高裝配式建筑墻板抗震性為目的，圍繞墻板抗震實驗展開分析，分析實驗目的與過程，最后總結實驗結果。發現水平孔內設置水平鋼筋、墻板構造與受力特點優化、滯回性與承載變形能力等是提高抗震性的主要影響因素，需要在今后研究與施工期間加以注意。

關鍵詞：裝配式建筑;墻板;抗震實驗;建筑行業

裝配式建筑在環保工作如火如荼開展的現在，已經成為今后行業關注的主要方向，為了充分發揮裝配式建筑墻板的抗震性，需要提前展開抗震實驗，研究其循環荷載作用。受到地震作用影響，裝配式建筑墻板受力變形、滯回與耗能等是了解其抗震性的關鍵，技術人員在裝配式墻板上開孔且增設鋼筋，可以將墻板原本的受力特點改變，提高抗側力剛度以及建筑物安全性與穩定性。所以，下面重點圍繞裝配式建筑墻板抗震實驗展開論述。

一、裝配式建筑墻板抗震實驗

（一）實驗目的

建筑行業對于原材料的應用比較普遍，一些材料本身性能佳、儲量豐富，是建筑工程質量的重要保證。尤其是石膏，不僅歷史悠久，開發難度還比較低。一旦發生火災，可以及時將石膏分解，生成大量水蒸氣，起到阻礙火災蔓延的效果，由此可以得知石膏的耐火性。另外，石膏內部有細小孔隙，這也賦予其保溫性與隔熱性的特點。石膏本身無毒，在提倡綠色低碳的裝配式建筑領域更是非常理想的材料。一直以來，工作人員針對石膏板展開研究，將重點放在密柱、隔板等方面，發現這一類材料的力學性能較差，主要原因在于水平方向鋼筋數量不足，節點處理難度增加。為了解決這一問題，需要針對豎向石膏孔展開試驗探究，提高裝配式建筑墻板抗震性。

（二）實驗過程

針對裝配式建筑墻板抗震性展開實驗，實驗過程分為設計實驗構件、裝置實驗兩個環節[1]。第一，實驗構件設計。裝配式墻板材料的性能與傳統石膏復合板相比更佳，經過實驗可以總結裝配式建筑石膏板材料性能，抗壓強度與彈性模量分別是5.25MPa、4625MPa，以此為基礎展開3個裝配式墻板試件的實驗，這3個試件分別為A1、A2、A3。參照建筑物層高，將標準層反彎點上方墻高當作試件高度，構件內部的鋼筋選擇HRB400，隨后開始組織試件材料實驗，所得結果如下：混凝土抗壓強度是26.32MPa，彈性模量是2.73×10MPa，鋼筋，抗拉強度是666.43MPa、670.46MPa、677.24MPa。裝配式建筑墻板在實驗中遭到剪切破壞，破壞過程分為四個階段：（1）墻板底部會產生細微的裂縫;（2）當開始出現裂縫之后，水平反復荷載會不斷增加，隨之石膏板表皮發生局部剝落的現象;（3）水平反復荷載再次增加，裝配式墻板開始進入到屈服階段，這時裂縫數量、長度開始快速增加，石膏板也是從此時開始局部脫落;（4）裝配式建筑墻板兩側部位的腳部石膏、混凝土逐漸被壓碎，鋼筋出現壓彎的現象，并且形成主斜裂縫、通縫，構件承載力降低;第二，裝置實驗。裝配式建筑墻板實驗要在地震荷載作用下展開，實驗中設置水平方向、豎向方向加載系統，實驗期間要滿足如下要求：第一，豎向方向荷載加載系統。使用500kN千斤頂，數量為兩臺，對裝配式建筑墻板上部結構自重進行模擬，維持定值;第二，水平方向荷載加載系統。使用1臺1000kN作動器，對裝配式建筑墻板所承受的水平地震作用進行模擬[2]。

二、裝配式建筑墻板抗震實驗結果

（一）滯回性能更加優化，耗能性穩定提升

因為A3滯回環和A1、A2之間的差距比較大，所以下面僅分析A1與A2。通過實驗發現墻板剛度呈現不斷退化的趨勢，主要原因在于損傷累積。將墻板滯回曲線、滯回環包圍面積進行對比，整體來說比較飽滿，形狀為反S形。每級控制加載3個循環曲線，通過循環曲線的對比發現S形正反極值點下降幅度增加，由此可知裝配式建筑墻板耗能性能有所提升。

裝配式建筑墻板受到模擬地震作用的影響，進入彈塑性階段的抗震性能與耗能能力有直接關系。單個循環期間加載的過程中會吸收能量，如果卸載便會釋放能量。循環階段的耗能主要是受二者之差影響。裝配式建筑施工期間滯回環面積是抗震耗能能力的主要衡量標準，等效粘滯阻尼比系數的數值增加，裝配式建筑墻板耗能性能也就會相應的提升。

不同階段的裝配式建筑墻板粘滯阻尼比系數存在差異，且各個階段粘滯阻尼比系數會在位移循環的影響下而出現變化。證明裝配式建筑墻板塑性變形能力進入到加載增長幅度也會有所差異。實驗過程中裝配式建筑墻板試件在不同階段的粘滯阻尼比系數分別是0.06、0.07、0.09，上升幅度差異不大，證明裝配式建筑墻板試件受力具有合理性，耗能能力上升幅度穩定。

能量耗散系數是裝配式建筑墻板地震耗能承受能力的衡量因素，不同時期所表現出來的能量耗散系數是0.22、0.24、0.26。分析可知，循環荷載不斷增加，能量耗散系數值也能會隨之加大，位移循環級別增大，構件耗散能量相比上一級循環能量也會比較大。換言之，建筑墻板構件耗散能量能力處于不斷提升的狀態，與結構抗震耗能規律相符。處于位移控制加載環節，裝配式建筑墻板位移的等效粘滯阻尼比存在一定差異，即位移增加的同時會提高粘滯阻尼比系數的穩定性，期間也會呈現有小幅度上升。由此可以總結裝配式建筑墻板耗能增加，抗震性能良好。位移控制級共包括3個循環，其中粘滯阻尼比系數處于不斷減小的趨勢，證明裝配式建筑墻板試件循環加載期間會因為反復積累而發生損傷。

（二）承載力得到提升，結構抗震效果符合預期

抗震性能加載期間，裝配式建筑墻板的頂端施加水平最大荷載有明確規定，即試件極限荷載。實驗總結3個試件的承載力，發現開裂、屈服、極限荷載是64.34kN、214.45kN、345.56kN，其為非線性增長。屈服與開裂荷載比是3.46，極限與屈服荷載比為1.55，將這兩個數據進行對比，后者極限與屈服荷載比是屈服與開裂荷載比0.4倍左右。由此總結，試件實驗進行到“屈服-最大荷載階段”，荷載值相對增加量開始降低，同時也可以獲得屈服與開裂位移比、極限與屈服位移比，即4.53、3.45。對比可知后者是前者的0.7倍[3]。

如果只是分析比值倍數，發現0.7倍與之前的0.4倍相比增加2倍左右，由此證明試件在屈服最大荷載階段與開裂到屈服階段對比，荷載相對增加量降低，位移相對增加量反而提高，進一步證明了裝配式復合墻在使用的后期階段有非常強的變形能力，在結構抗震方面有極為理想的效果[4]。

三、結語

綜上所述，裝配式建筑墻板水平孔腔內部設置水平鋼筋，優化裝配式建筑墻板構造形式與受力特點，有利于提高抗側力剛度。同時，裝配式建筑墻板循環荷載實驗期間發現滯回性、承載變形能力與破壞形態等有利于提高墻板抗震性，在今后裝配式建筑施工與材料實驗過程中，要重點關注以上幾點，保證建筑工程質量。

參考文獻：

[1]過勇，王靜峰，沈奇罕等.內嵌預制SVMFC夾芯復合墻板鋼框架結構抗震試驗研究[J].合肥工業大學學報（自然科學版），2018，41（12）：1659-1666.

[2]李九陽，劉麗華.復合墻板與鋼框架柔性連接方式的抗震承載力研究[J].工業建筑，2018，48（08）：176-180+67.

[3]吳函恒，周天華，陳軍武等.鋼框架-裝配式混凝土抗側力墻板結構基于性能的抗震設計方法[J].中南大學學報（自然科學版），2016，47（11）：3852-3860.

[4]錢坤，趙焱陽，賈光輝.密肋復合墻板對框架結構中層梁柱節點的抗震影響[J].四川建材，2016，42（04）：68-69.