裝配式建筑墻板抗震實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)展開分析，分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c過程，最后總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。發(fā)現(xiàn)水平孔內(nèi)設(shè)置水平鋼筋、墻板構(gòu)造與受力特點(diǎn)優(yōu)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(guān)鍵詞：裝配式建筑;墻板;抗震實(shí)驗(yàn);建筑行業(yè)

裝配式建筑在環(huán)保工作如火如荼開展的現(xiàn)在，已經(jīng)成為今后行業(yè)關(guān)注的主要方向，為了充分發(fā)揮裝配式建筑墻板的抗震性，需要提前展開抗震實(shí)驗(yàn)，研究其循環(huán)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(guān)鍵，技術(shù)人員在裝配式墻板上開孔且增設(shè)鋼筋，可以將墻板原本的受力特點(diǎn)改變，提高抗側(cè)力剛度以及建筑物安全性與穩(wěn)定性。所以，下面重點(diǎn)圍繞裝配式建筑墻板抗震實(shí)驗(yàn)展開論述。

一、裝配式建筑墻板抗震實(shí)驗(yàn)

（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

建筑行業(yè)對于原材料的應(yīng)用比較普遍，一些材料本身性能佳、儲量豐富，是建筑工程質(zhì)量的重要保證。尤其是石膏，不僅歷史悠久，開發(fā)難度還比較低。一旦發(fā)生火災(zāi)，可以及時(shí)將石膏分解，生成大量水蒸氣，起到阻礙火災(zāi)蔓延的效果，由此可以得知石膏的耐火性。另外，石膏內(nèi)部有細(xì)小孔隙，這也賦予其保溫性與隔熱性的特點(diǎn)。石膏本身無毒，在提倡綠色低碳的裝配式建筑領(lǐng)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(diǎn)放在密柱、隔板等方面，發(fā)現(xiàn)這一類材料的力學(xué)性能較差，主要原因在于水平方向鋼筋數(shù)量不足，節(jié)點(diǎn)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(yàn)探究，提高裝配式建筑墻板抗震性。

（二）實(shí)驗(yàn)過程

針對裝配式建筑墻板抗震性展開實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程分為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)構(gòu)件、裝置實(shí)驗(yàn)兩個(gè)環(huán)節(jié)[1]。第一，實(shí)驗(yàn)構(gòu)件設(shè)計(jì)。裝配式墻板材料的性能與傳統(tǒng)石膏復(fù)合板相比更佳，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)可以總結(jié)裝配式建筑石膏板材料性能，抗壓強(qiáng)度與彈性模量分別是5.25MPa、4625MPa，以此為基礎(chǔ)展開3個(gè)裝配式墻板試件的實(shí)驗(yàn)，這3個(gè)試件分別為A1、A2、A3。參照建筑物層高，將標(biāo)準(zhǔn)層反彎點(diǎn)上方墻高當(dāng)作試件高度，構(gòu)件內(nèi)部的鋼筋選擇HRB400，隨后開始組織試件材料實(shí)驗(yàn)，所得結(jié)果如下：混凝土抗壓強(qiáng)度是26.32MPa，彈性模量是2.73×10MPa，鋼筋，抗拉強(qiáng)度是666.43MPa、670.46MPa、677.24MPa。裝配式建筑墻板在實(shí)驗(yàn)中遭到剪切破壞，破壞過程分為四個(gè)階段：（1）墻板底部會產(chǎn)生細(xì)微的裂縫;（2）當(dāng)開始出現(xiàn)裂縫之后，水平反復(fù)荷載會不斷增加，隨之石膏板表皮發(fā)生局部剝落的現(xiàn)象;（3）水平反復(fù)荷載再次增加，裝配式墻板開始進(jìn)入到屈服階段，這時(shí)裂縫數(shù)量、長度開始快速增加，石膏板也是從此時(shí)開始局部脫落;（4）裝配式建筑墻板兩側(cè)部位的腳部石膏、混凝土逐漸被壓碎，鋼筋出現(xiàn)壓彎的現(xiàn)象，并且形成主斜裂縫、通縫，構(gòu)件承載力降低;第二，裝置實(shí)驗(yàn)。裝配式建筑墻板實(shí)驗(yàn)要在地震荷載作用下展開，實(shí)驗(yàn)中設(shè)置水平方向、豎向方向加載系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)期間要滿足如下要求：第一，豎向方向荷載加載系統(tǒng)。使用500kN千斤頂，數(shù)量為兩臺，對裝配式建筑墻板上部結(jié)構(gòu)自重進(jìn)行模擬，維持定值;第二，水平方向荷載加載系統(tǒng)。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(jìn)行模擬[2]。

二、裝配式建筑墻板抗震實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（一）滯回性能更加優(yōu)化，耗能性穩(wěn)定提升

因?yàn)锳3滯回環(huán)和A1、A2之間的差距比較大，所以下面僅分析A1與A2。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)墻板剛度呈現(xiàn)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(huán)包圍面積進(jìn)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(gè)循環(huán)曲線，通過循環(huán)曲線的對比發(fā)現(xiàn)S形正反極值點(diǎn)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(jìn)入彈塑性階段的抗震性能與耗能能力有直接關(guān)系。單個(gè)循環(huán)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(huán)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(huán)面積是抗震耗能能力的主要衡量標(biāo)準(zhǔn)，等效粘滯阻尼比系數(shù)的數(shù)值增加，裝配式建筑墻板耗能性能也就會相應(yīng)的提升。

不同階段的裝配式建筑墻板粘滯阻尼比系數(shù)存在差異，且各個(gè)階段粘滯阻尼比系數(shù)會在位移循環(huán)的影響下而出現(xiàn)變化。證明裝配式建筑墻板塑性變形能力進(jìn)入到加載增長幅度也會有所差異。實(shí)驗(yàn)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(shù)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(wěn)定。

能量耗散系數(shù)是裝配式建筑墻板地震耗能承受能力的衡量因素，不同時(shí)期所表現(xiàn)出來的能量耗散系數(shù)是0.22、0.24、0.26。分析可知，循環(huán)荷載不斷增加，能量耗散系數(shù)值也能會隨之加大，位移循環(huán)級別增大，構(gòu)件耗散能量相比上一級循環(huán)能量也會比較大。換言之，建筑墻板構(gòu)件耗散能量能力處于不斷提升的狀態(tài)，與結(jié)構(gòu)抗震耗能規(guī)律相符。處于位移控制加載環(huán)節(jié)，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(shí)會提高粘滯阻尼比系數(shù)的穩(wěn)定性，期間也會呈現(xiàn)有小幅度上升。由此可以總結(jié)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(gè)循環(huán)，其中粘滯阻尼比系數(shù)處于不斷減小的趨勢，證明裝配式建筑墻板試件循環(huán)加載期間會因?yàn)榉磸?fù)積累而發(fā)生損傷。

（二）承載力得到提升，結(jié)構(gòu)抗震效果符合預(yù)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(guī)定，即試件極限荷載。實(shí)驗(yàn)總結(jié)3個(gè)試件的承載力，發(fā)現(xiàn)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(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)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(jié)，試件實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到“屈服-最大荷載階段”，荷載值相對增加量開始降低，同時(shí)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(shù)，發(fā)現(xiàn)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(jìn)一步證明了裝配式復(fù)合墻在使用的后期階段有非常強(qiáng)的變形能力，在結(jié)構(gòu)抗震方面有極為理想的效果[4]。

三、結(jié)語

綜上所述，裝配式建筑墻板水平孔腔內(nèi)部設(shè)置水平鋼筋，優(yōu)化裝配式建筑墻板構(gòu)造形式與受力特點(diǎn)，有利于提高抗側(cè)力剛度。同時(shí)，裝配式建筑墻板循環(huán)荷載實(shí)驗(yàn)期間發(fā)現(xiàn)滯回性、承載變形能力與破壞形態(tài)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(shí)驗(yàn)過程中，要重點(diǎn)關(guān)注以上幾點(diǎn)，保證建筑工程質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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