• ISSN 0258-2724
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不同洞口位置节能砌块隐形密框墙体抗震性能

李升才 林强 郭霖

李升才, 林强, 郭霖. 不同洞口位置节能砌块隐形密框墙体抗震性能[J]. 西南交通大学学报, 2020, 55(2): 299-309. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180793
引用本文: 李升才, 林强, 郭霖. 不同洞口位置节能砌块隐形密框墙体抗震性能[J]. 西南交通大学学报, 2020, 55(2): 299-309. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180793
LI Shengcai, LIN Qiang, GUO Lin. Seismic Behavior of Energy-Saving Block & Invisible Multi-ribbed Frame Composite Walls with Different Opening Positions[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(2): 299-309. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180793
Citation: LI Shengcai, LIN Qiang, GUO Lin. Seismic Behavior of Energy-Saving Block & Invisible Multi-ribbed Frame Composite Walls with Different Opening Positions[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(2): 299-309. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180793

不同洞口位置节能砌块隐形密框墙体抗震性能

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180793
详细信息
    作者简介:

    李升才(1960—),男,教授,博士,博士生导师,研究方向为结构抗震,E-mail:lsc50605@hqu.edu.cn

  • 中图分类号: U213.2 44

Seismic Behavior of Energy-Saving Block & Invisible Multi-ribbed Frame Composite Walls with Different Opening Positions

  • 摘要: 为了研究节能砌块隐形密框复合墙体的破坏形态及滞回性能、刚度退化、延性和耗能能力等抗震性能,以门洞位置为变化参数,设计制作了6个缩尺比例为1/2的墙体试件,进行了低周往复加载试验. 首先,通过对比、总结的方法,得出了试件的破坏形态并分析了其滞回性能;其次,采用切线刚度计算方法,对比分析了各试件刚度退化规律;然后,通过图解法确定屈服位移,并利用公式计算位移延性系数,从而分析判断各试件的延性性能;最后,采用等效粘滞阻尼系数的计算方法研究试件的耗能能力. 研究结果表明:在低周往复加载下,配筋合适的开洞复合墙体往往会发生剪压破坏,其破坏过程可分为弹性、弹塑性和破坏3个阶段;墙体试件的滞回曲线形状较为饱满,能表现出开洞的墙体会有良好抗震性能;中开洞墙体其骨架曲线下降段更为平缓,比偏开洞墙体的抗震性能更好;开洞位置越接近墙体的中间部位,墙体在弹塑性阶段刚度的有利贡献就越大,其变形能力也会越强;6个试件的延性系数均大于3,满足抗震规范要求,开洞位置越接近墙体中间的试件延性越好,其等效粘滞阻尼系数也越大,其耗能性能也越好;确定了墙体在不同性能目标时的变形容许值,为设计该类墙体提供理论基础.

     

  • 图 1  试件MEW1

    Figure 1.  Specimen MEW1

    图 2  试验加载装置

    Figure 2.  Test setup

    图 3  试件的加载制度

    Figure 3.  Loading process of specimens

    图 4  墙体试件应变测量点布置

    Figure 4.  Strain point of specimens

    图 5  MEW1裂缝的发展情况

    Figure 5.  Crack developing of specimen MEW1

    图 6  试件滞回曲线

    Figure 6.  Hysteretic curve of specimens

    图 7  6个试件的骨架曲线

    Figure 7.  The skeleton curve of the specimen

    图 8  刚度退化曲线

    Figure 8.  Stiffness degradation curve

    图 9  图解法

    Figure 9.  Graphical method

    图 10  等效粘滞阻尼系数的计算

    Figure 10.  Calculation of equivalent viscous damping coefficient

    表  1  钢筋的力学性能

    Table  1.   Mechanical properties of steel reinforcement

    规格屈服强度
    /MPa
    极限强度
    /MPa
    弹性模量
    /(× 105 N•mm−2)
    Φ6 476.3 558.6 2.08
    Φ8 443.7 525.3 2.07
    Φ10 428.6 517.6 2.06
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    表  2  自密实混凝土的力学性能

    Table  2.   Mechanical properties of fine aggregate concrete

    试件
    编号
    构件
    类型
    强度
    等级
    fcu.m/MPafcm/MPa
    MEW1 密框 C20 23.34 17.75
    MEW2 密框 C20 26.44 20.09
    MEW3 密框 C20 24.54 18.65
    MEW4 密框 C20 20.32 15.44
    MEW5 密框 C20 19.66 14.94
    MEW6 密框 C20 22.23 16.89
     注:f cu.m为混凝土立方体抗压强度平均值;f cm为混凝土   轴心抗压强度平均值,fcm= 0.76 fcu.m.
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    表  3  节能砌块的材料性能

    Table  3.   Physical and mechanical properties of the block

    砌块
    材料
    抗压强度
    /MPa
    抗拉强度
    /MPa
    干容重
    /(kN•m−3)
    弹性模量
    /(N•mm−2)
    石膏
    砌块
    15.8 1.6 10.15 1 950
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    表  4  试验结果汇总表

    Table  4.   Summary sheet of test result

    试件编号幵裂荷载点屈服的荷载点极限的荷载点破坏的荷载点μ
    荷载/kN位移/mm荷载/kN位移/mm荷载/kN位移/mm荷载/kN位移/mm
    MEW1 60.78 1.35 118.98 5.51 162.78 12.01 13836 20.25 3.68
    MEW2 57.23 1.35 116.00 5.43 154.77 15.01 131.55 19.58 3.60
    MEW3 56.47 1.34 106.45 4.66 140.23 12.01 119.19 17.36 3.73
    MEW4 35.95 1.35 72.56 5.73 96.96 13.51 82.41 19.40 3.39
    MEW5 46.06 1.36 85.11 4.33 111.53 12.02 94.80 18.88 4.36
    MEW6 54.87 1.35 79.62 3.56 110.01 12.02 93.50 21.07 5.91
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    表  5  等效粘滞阻尼系数

    Table  5.   Equivalent viscous damping coefficients %

    试件编号开裂屈服极限破坏
    NEW1 8.26 8.56 8.92 8.76
    NEW2 8.33 8.78 9.05 8.83
    NEW3 8.44 8.99 935 9.13
    NEW4 7.82 8.46 9.15 8.94
    NEW5 9.23 10.15 11.25 10.77
    NEW6 10.56 11.87 12.96 12.23
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    表  6  试件的变形容许值

    Table  6.   Deformation limit of the specimens

    试件编号弹性位移角[θe]弹塑性位移角[θp]
    MEW1 1/1 000 1/800 1/67 1/80
    MEW2 1/1 000 1/800 1/69 1/80
    MEW3 1/1 000 1/800 1/78 1/80
    MEW4 1/1 000 1/800 1/70 1/80
    MEW5 1/1 000 1/800 1/72 1/80
    MEW6 1/1 000 1/800 1/64 1/80
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-09-11
  • 修回日期:  2019-01-14
  • 网络出版日期:  2019-12-30
  • 刊出日期:  2020-04-01

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