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砌体结构是我国多层建筑结构体系中重要的结构类型,但粘土砖等传统建筑材料浪费土地资源、破坏环境、耗能大,给自然环境和社会经济带来了严重问题。蒸压加气混凝土砌块具有轻质、保温隔热吸声等优点,用其兼作承重和保温材料,建造低层建筑,达到使用单一材料就可满足节能与结构双重功能的目的。随着我国可持续发展战略的贯彻实施,建筑材料改革和节能改革的不断深入,蒸压加气混凝土砌块已引起了广大工程技术人员的关注。
本文通过3片设置构造柱和1片设置芯柱的蒸压加气混凝土砌块墙体足尺试件的拟静力水平加载试验,研究分析蒸压加气混凝土砌块组合墙体的破坏过程与破坏特征、抗剪强度、变形性能、耗能性能和刚度退化等抗震性能。通过试验,了解了具有不同构造措施和不同结构类型的墙体在水平和垂直双向荷载作用下初始裂缝的开展位置、裂缝形态、发展规律和墙体破坏形态,确定了各墙体的开裂荷载和极限荷载,分析了各种墙体的强度和变形,并比较了不同构造措施(构造柱和芯柱)对墙体性能的影响。
试验结果表明:
(1)蒸压加气混凝土砌块墙体中设钢筋混凝土构造柱和设钢筋混凝土芯柱,均能对墙体发挥有效的约束作用,成为约束墙体,提高了砌块墙体的延性,确保墙体在水平荷载作用下开裂后继续保持承载能力以及达到极限荷载后的极限变形能力,使其裂而不倒,延迟破坏。
(2)在相同的轴压比下,芯柱墙体的开裂荷载和极限荷载以及刚度均低于构造柱墙体,尤其开洞墙体承载力降低幅度很大。
(3)设置构造柱和芯柱的蒸压加气混凝土砌块组合墙具有较高的抗震抗剪承载力和开裂后的承载能力储备,墙体开裂前变形小,而后期有较好的极限变形能力,在反复循环加载下耗能能力较好。因此,这种组合墙体能够满足地震区层数不多的砌体建筑的抗震要求。
本文还采用有限元软件ABAQUS对蒸压加气混凝土砌块组合墙的抗震性能进行了模拟,并与试验结果对比,有限元的计算结果与试验结果吻合的较好,说明本文所建立的有限元模型较为合理。