• ISSN 0258-2724
  • CN 51-1277/U
  • EI Compendex
  • Scopus 收录
  • 全国中文核心期刊
  • 中国科技论文统计源期刊
  • 中国科学引文数据库来源期刊

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
    下载: 导出CSV

    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.
    下载: 导出CSV

    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
    下载: 导出CSV

    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
    下载: 导出CSV

    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
    下载: 导出CSV

    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
    下载: 导出CSV
  • 张微敬,王金金,张倩. 带窗洞配筋砌块砌体剪力墙抗震性能试验研究[J]. 地震工程与工程振动,2016,36(5): 92-98.

    ZHANG Weijing, WANG Jinjin, ZHANG Qian. Experimental study of seismic performance of reinforced block masonry shear walls with opening[J]. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 2016, 36(5): 92-98.
    常鹏,张凯,李强军. 开洞对密肋复合墙体抗侧刚度的影响[J]. 华中科技大学学报(自然科学版),2015,43(11): 127-132.

    CHANG Peng, ZHANG Kai, LI Qiangjun. Influence of openings on lateral stiffness of multi-ribbed composite walls[J]. Journal of Huazhong University of Science and Technology (Nature Science Edition), 2015, 43(11): 127-132.
    贾穗子,曹万林,袁泉. 底框-密肋复合板结构非线性有限元分析[J]. 四川大学学报(工程科学版),2015,47(5): 30-37.

    JIA Suizi, CAO Wanlin, YUAN Quan. Nonlinear finite element analysis on multi-ribbed composite slab structure with framework at the bottom[J]. Journal of Sichuan University (Engineering Science Edition), 2015, 47(5): 30-37.
    贾益纲,钟亚曦. 水平荷载作用下洞口对填充墙RC框架结构受力性能影响的非线性分析[J]. 建筑结构,2012,42(9): 98-102.

    JIA Yigang, ZHONG Yaxi. Nonlinear analysis on influence of opening of infilled wall on the mechanical behaviors of RC framework under the horizontal load[J]. Building Structure, 2012, 42(9): 98-102.
    刘宏波,曹万林,乔崎云,等. 框架内填带洞单排配筋墙体结构抗震试验[J]. 哈尔滨工业大学学报,2018,50(6): 56-63. doi: 10.11918/j.issn.0367-6234.201708043

    LIU Hongbo, CAO Wanlin, QIAO Qiyun, et al. Experimental study on seismic performance of reinforced concrete frame infilled single row of steel bars shear wall with openings[J]. Journal of Harbin Institute of Technology, 2018, 50(6): 56-63. doi: 10.11918/j.issn.0367-6234.201708043
    吴会阁,凌沛春,陈继华. 不同构造措施的加气混凝土砌块墙抗震性能比较[J]. 工业建筑,2017,47(12): 101-105.

    WU Huige, LING Peichun, CHEN Jihua. A comparison of seismic behavior of aerated concrete block composite walls with different constructional measures[J]. Industrial Construction, 2017, 47(12): 101-105.
    DAVORIN P, VASILIS S, IVICA K, et al. Contribution of RC columns and masonry wall to the shear resistance of masonry infilled RC frames containing different in size window and door openings[J]. Engineering Structures, 2018, 172: 105-130. doi: 10.1016/j.engstruct.2018.06.007
    BEDON C, RINALDIN G, IZZI M, et al. Assessment of the structural stability of blockhaus timber log-walls under in-plane compression via full-scale buckling experiments[J]. Construction and Building Materials, 2015, 78: 474-490. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2015.01.049
    MOSAAD E D, HUSSEIN O, OSAMA K, et al. Structural performance of confined masonry walls retrofitted using ferrocement and GFRP under in-plane cyclic loading[J]. Engineering Structures, 2015, 94: 54-69. doi: 10.1016/j.engstruct.2015.03.035
    CHIARA B, GIOVANNI R, MASSIMO F. Non-linear modelling of the in-plane seismic behaviour of timber Blockhaus log-walls[J]. Engineering Structures, 2015, 91: 112-124. doi: 10.1016/j.engstruct.2015.03.002
    张莹,孙广俊,李鸿晶. 开洞填充墙对混凝土框架柱地震损伤影响分析[J]. 振动测试与诊断,2014,34(5): 932-937.

    ZHANG Ying, SUN Guangjun, LI Hongjing. Numerical simulation on seismic damage of reinforced concrete frame columns considering the influence of infill walls with opening[J]. Journal of Vibration,Measurement & Diagnosis, 2014, 34(5): 932-937.
    中国国家标准化管理委员会. 金属材料拉伸试验第1部分: 室温试验方法: GB/T 288.1—2010[S]. 北京: 中国标准出版社, 2011
    中华人民共和国建设部. 普通混凝土力学性能试验法方标准: GB/T 50081—2002[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2003
    邱法维, 钱稼茹, 陈志鹏. 结构抗震试验方法[M]. 北京: 科学出版社, 2000: 9-15.
    张新培. 钢筋混凝土抗震结构非线性分析[M]. 北京: 科学出版社, 2003: 6-11.
  • 加载中
图(10) / 表(6)
计量
  • 文章访问数:  612
  • HTML全文浏览量:  327
  • PDF下载量:  15
  • 被引次数: 0
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

目录

    /

    返回文章
    返回