砌体抗震墙试验中的竖向轴力加载控制研究目及试件设计分析

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本文对砌体抗震墙进行工程抗震减灾研究,属于国家自然科学基金(项目批准号:50978177)研究课题。   为更加准确的进行压剪拟静力试验中竖向轴力的施加,本文针对国内无筋砌体墙的部分已有拟静力试验及其实测结果,进行了理论分析,研究了墙体施加恒定竖向荷载过程中存在较大误差的问题,认为试件在拟静力试验过程中无转动、竖向荷载保持恒定是不适当的;并从液压千斤顶原理、稳压控制原理及溢流阀自身角度探寻较大误差产生的原因,对竖向荷载控制装置及加载方法进行改进。得出,采用相同油路的同步自锁液压千斤项可以避免附加偏心弯矩;采用安装电比例溢流阀和液压锁的加载装置,能够很好的达到试验所需的恒定加载要求和精度要求;对溢流阀进行维护,可以降低溢流阀的故障率,提高溢流阀的稳压性能;选用合适等级的液压千斤顶配套压力表,在液压千斤顶与墙体接触处安置荷载传感器等措施均能有效地提高砌体墙体压剪试验结果的精确性。   影响砌体抗震墙破坏形态的主要因素有:砌体强度、构件高宽比和轴压比、水平配筋及构造柱等等。为研究高宽比、水平钢筋及中部构造柱对试件变形能力、承载能力的效应,本文详细设计了弯剪不同破坏形态的砌体抗震墙试件,对比带中部构造柱、水平配筋砖砌体墙体和无构造柱无配筋砖砌体墙体在低周反复水平荷载作用下的破坏机理、剪切弯曲承载能力和变形能力。设计绘制试件尺寸配筋详图,得到材料总量,计算配合比,制定详细的试件制作步骤及材料性能检测步骤,确定试验的加载装置及安装方法,明确试验测试项目并布置测点位置,确定试验的加载制度。从理论上为砖砌体抗震墙压剪拟静力试验的顺利进行做好充分详尽的准各。   对所设计的砌体抗震墙墙片试件进行了分析,研究试件在水平往复荷载和竖向荷载共同作用下的开裂形态和破坏特点,并对高宽比、中部构造柱和水平配筋对于砌体抗震墙片破坏形态的影响进行理论分析及非线性有限元分析。通过计算比较所设计的砌体抗震墙试件的受剪承载力和受弯承载力,得出,所设计的剪切型试件和弯曲型试件确实会得到预计的破坏形态,确定试件的尺寸设计及配筋设计合理准确,为砌体抗震墙抗震试验研究做好充分的准备;比较高宽比不同的砌体抗震墙试件的极限承载力和裂缝发展,得出,高宽比增大,墙体由剪切破坏形态转变为弯曲破坏形态,墙体剪切破坏的抗侧承载力远大于弯曲破坏的抗侧承载力,弯曲破坏的延性远大于剪切破坏的延性,所以高宽比对砌体墙体性能影响很大,合理的高宽比可以提高砌体墙体的变形能力和抗侧能力,可以有效的改善砌体墙的抗震性能,减少震害;分析加设中部构造柱和水平灰缝配筋的极限承载力和裂缝发展,得出,中部构造柱可以有效的限制主裂缝的发展和贯通,提高墙体的变形能力和延性;水平灰缝配筋有助于抗震墙试件抗剪,减缓裂缝的发展,中部构造柱和水平灰缝配筋有利于防止墙片发生脆性破坏,可以有效地提高墙体的极限承载力,是一种有效的抗震措施。  
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