高層組合墻砌體房屋的抗震性能

在多層磚房設(shè)置構(gòu)造柱研究的基礎(chǔ)上，與遼寧省建筑設(shè)計(jì)院和建科院工程抗震所及哈爾濱工力所等單位一起研究鋼筋混凝土-磚（或砌塊）組合墻體系多層砌體房屋的抗震性能。做了數(shù)十片組合墻體試驗(yàn)，驗(yàn)證了由于約束柱和約束梁參予了墻體的工作使得組合墻體的抗側(cè)、抗壓、抗彎承載力的變形能力幅度提高。在墻體試驗(yàn)和有限元分析的基礎(chǔ)上建立了各類組合縱墻和橫墻的抗側(cè)承載力和側(cè)移的簡化計(jì)算公式，軸心受壓承載力和抗彎承載力計(jì)算公式。用這些基本公式就可進(jìn)行房屋的抗震設(shè)計(jì)。在已有的串聯(lián)多自由度動力時(shí)程分析的基礎(chǔ)上，編制了串并聯(lián)多自由度動力時(shí)程分析程序和簡化的可考慮扭轉(zhuǎn)作用的空間結(jié)構(gòu)時(shí)程分折程序，使計(jì)算更為精確。 2100433B

組合墻指兩種或兩種材料以上組合形成的復(fù)合墻體。

組合墻的組合方式一般有三種：

1. 磚墻的一側(cè)附加保溫材料；

2. 磚墻中間填充保溫材料；

3. 磚墻中間設(shè)置空氣間層或帶有鋁箔的空氣間層。

是有門或窗的墻。它的隔聲量通常要比無門窗的墻低些。因此,不能單純提高墻的隔聲能力。在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)按照“等隔聲量”即τw·Sw=τd·Sd的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行。式中τw和τd分別為平墻和門的透射系數(shù)，Sw和Sd為墻和門的面積。因此即Rw=10 lg(Sw/Sd)×(1/τd)=Rd 10 lg(Sw/Sd)分貝。從上式可知，墻的隔聲量只要比門高10分貝左右即可。

提出一種新型鋼板－混凝土組合墻和一種新型的組合墻填充組合框架(鋼－混凝土組合梁＋半包型鋼混凝土柱＋組合節(jié)點(diǎn))結(jié)構(gòu)體系，并研究其抗震性能：通過單調(diào)與反復(fù)加載試驗(yàn)研究組合墻的破壞模式和抗震性能，并用非線性有限元分析揭示組合墻的工作和破壞機(jī)理；建立組合墻的宏觀模型和簡化模型，研究組合墻的主要設(shè)計(jì)參數(shù)；通過新型組合墻填充組合框架模型反復(fù)加載試驗(yàn)，研究該結(jié)構(gòu)體系的抗震性能；建立該結(jié)構(gòu)體系的彈塑性分析模型，在其正確性通過試驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，利用該模型研究新型組合結(jié)構(gòu)體系按雙重抗側(cè)力體系工作且小震不壞，中震可修，大震不倒的設(shè)計(jì)指標(biāo)。.本項(xiàng)目研究成果是組合框架結(jié)構(gòu)體系在引入組合節(jié)點(diǎn)后的重要發(fā)展和完善。新體系繼承了已有體系的優(yōu)點(diǎn)，能彌補(bǔ)其在組合節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動能力不強(qiáng)、抗震防線單一等方面的抗震性能缺陷。該體系具有優(yōu)越的抗震性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在多高層建筑中有著廣闊的應(yīng)用前景。 2100433B

為了改善底層框架砌體房屋的抗震性能，根據(jù)震害經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在底層設(shè)置一定數(shù)量的抗震墻，使結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度沿高度分布相對較為均勻。在實(shí)際工程中，其鋼筋混凝土抗震墻的高寬比往往小于1.0，一般稱之為低矮抗震墻。

低矮抗震墻是以受剪為主，其破壞形式為剪切破壞。為了改善低矮抗震墻的性能，研究人員采用了不同的處理方法：有的對結(jié)構(gòu)中的低矮墻提出了開豎縫方案，將低矮墻板變?yōu)橐唤M墻板柱，使其由受剪破壞狀態(tài)變?yōu)槭軓澕羝茐臓顟B(tài)，提高了墻體的變形能力和耗能能力，但剛度和承載能力降低較多。另有學(xué)者提出在混凝土墻板上開縫槽的方案，且允許墻板縱橫向鋼筋穿過，開縫槽墻的初始剛度和承載能力與整體墻相比降低不多，但其破壞形態(tài)仍為剪切破壞，其變形能力和耗能能力雖較整體墻有所提高，但與開豎縫墻相比就差得比較多 。

矮墻效應(yīng)對比模型試驗(yàn)

圍繞改善這種帶邊框低矮墻的抗震性能，研究人員進(jìn)行了大量試驗(yàn)研究及理論分析，旨在使改善性能后的墻體既具有較好的變形和耗能能力，又具有較大的剛度和承載能力。

為了解整體低矮抗震墻和開豎縫低矮抗震墻的性能，制作了五個(gè)試件，其中一個(gè)為整體墻，四個(gè)為開豎縫墻。為了研究開豎縫墻中的墻板柱高寬比的變化對墻體抗震性能的影響，開豎縫墻又分為中間開一道豎縫和開兩道豎縫，所有開豎縫試件中的水平鋼筋均在豎縫處斷開，并在豎縫的兩側(cè)各設(shè)置暗柱。開豎縫墻在豎縫處的處理方式又分為兩種：一種為在豎縫中預(yù)先放置兩塊預(yù)制的15mm厚的水泥砂漿板條，然后再澆筑混凝土；另一種是直接澆筑混凝土，使之成為僅水平鋼筋斷開的整體混凝土墻板。五個(gè)試件的邊框尺寸和配筋均相同。

矮墻效應(yīng)抗震性能

（1）在帶邊框的低矮鋼筋混凝土墻上開豎縫至梁底，并在豎縫處放置預(yù)制的隔板，使帶邊框的低矮墻分成兩個(gè)或三個(gè)高寬比大于1.5的墻板單元，可以大大改善帶邊框低矮墻的抗震性能，其彈性剛度和極限承載能力與整體低矮墻相比降低不多，但變形和耗能能力大為提高。五個(gè)模型試驗(yàn)的滯回曲線如圖《模型試驗(yàn)的滯回曲線》所示。

（2）從墻體的對比試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在豎縫處放入兩塊砂漿板的墻體抗震性能優(yōu)于僅斷開水平鋼筋的整澆混凝土墻體。因此，在豎縫處放置兩塊預(yù)制的隔板是必要的措施。隔板寬度可與混凝土墻的厚度相同，其厚度可采用40～50mm。為增強(qiáng)隔板的剛性，可采用預(yù)制混凝土板條，并在內(nèi)部配制φ6網(wǎng)狀鋼筋。

（3）開豎縫墻的豎縫兩側(cè)應(yīng)設(shè)置暗柱。暗柱對豎縫兩側(cè)的混凝土裂縫的形成和開展有一定的限制作用，同時(shí)暗柱能夠提高墻板單元的承載能力和極限變形能力。暗柱的截面范圍為1.5~2.0倍的墻體厚度，其縱向配筋宜采用4φ16但不應(yīng)小于4φ14，暗柱宜采用封閉箍筋，箍筋可采用φ8，最大箍筋間距不宜大于200mm，在暗柱的上、下兩端應(yīng)適當(dāng)加密。

（4）帶邊框開豎縫低矮墻的邊框柱的縱筋和箍筋對墻體的極限承載能力和變形能力有很大影響，其邊框柱的配筋不應(yīng)小于無鋼筋混凝土抗震墻的框架柱的配筋要求。

（5）帶邊框開豎縫低矮墻的邊框梁，在豎縫對應(yīng)部位將受到因豎縫作用引起的附加剪力，應(yīng)在豎縫兩側(cè)1.0~1.5倍梁高范圍內(nèi)將箍筋加密，其箍筋間距不應(yīng)大于100mm。

（6）從所進(jìn)行的開一道和兩道豎縫的試驗(yàn)結(jié)果來看，對整體墻抗震性能的改善基本相同，從改善帶邊框低矮墻的抗震性能、提高變形和耗能能力的效果出發(fā)，建議開豎縫墻的墻板單元的高度比不應(yīng)小于1.5，但也不宜大于2.5 。