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 濟南 250000）

由于紅磚生產所需的原材料很容易獲得，使得其在建筑行業中大量使用，但考慮到其自重較大，應用效率不高[1]。蒸壓加氣混凝土砌塊具有重量輕、易加工等特點，建造效率更高，蒸壓加氣混凝土砌塊是在標準工廠生產的，這確保了產品的成分和質量穩定。

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構的10 層磚和蒸壓加氣混凝土砌塊的分析，對結構進行了靜力非線性分析，比較了結構在地震荷載作用下的變化，并對各結構模型的最大基底剪力、層位移、周期和軸力進行了比較。為了了解不同震區蒸壓加氣混凝土砌塊的抗震性能，對蒸壓加氣混凝土砌塊進行了參數化研究和抗震分析，并對蒸壓加氣混凝土砌塊墻體進行模擬地震分析[3]。此外，對黏土磚和蒸壓加氣混凝土砌塊的性能、制備方法、工藝和所需材料進行了對比分析[4]。結果表明，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，如土壤質量等[5]。而蒸壓加氣混凝土砌塊由于成分穩定、生產方便，減少能源的浪費，更適合應用在建筑填充墻內[6]。因此，為了保證建筑質量均勻、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，并對其進行了抗震參數比較。

2 研究方法

本項目首先采集地震帶數據、土壤特征等，這些是設計鋼筋混凝土框架結構的主要要求，基于此設計了一個詳細的二維平面，結構的規劃方式包括先進的垂直運動設施、適當的后退區、充足的通風和用戶的隱私[7]。按照鋼筋混凝土設計標準進行設計，考慮標準厚度分別為230mm 和120mm 的外墻和內墻。整個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軟件進行結構的地震分析和反應譜分析。該模型考慮了某地區的地震荷載，該地區屬于遠震區，根據不同的特點進行了詳細的比較研究。

圖1為結構的三維模型，表1給出了在ETABS中對擬建建筑進行分析時所考慮的參數數據。

圖1 建筑物的三維模型

表1 模型描述

3 結果與討論

對蒸壓加氣混凝土砌塊墻和紅磚墻在填充混凝土框架結構中進行了分析，然后得出了以下結果。圖2和圖3 為填充混凝土結構各層的最大位移，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%。這些數值強烈表明，由于自重不斷變小，地震引起的位移顯著減小。

圖2 紅磚墻的位移結果

圖3 蒸壓加氣混凝土砌塊墻位移結果

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 結語

采用ETABS軟件對某遠震區的鋼筋混凝土框架結構建筑進行了分析，研究了蒸壓加氣混凝土砌塊對框架結構地震反應的影響，并將結果與紅磚墻進行了縱向位移、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果比紅磚小。在地震易發地區使用蒸壓加氣混凝土砌塊被認為是更有效的，因為位移、漂移和基底剪力都較低。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、勞動力和時間，最終節省了更多的資金。