教学工作

全装配式低层墙板结构体系振动台试验

发布时间:2017/11/2阅读次数:2843次

翟治鹏


1 低层墙板结构体系


新型装配式混凝土墙板结构体系适用于商业开发的别墅、新农村小城镇建设的农民房、安置房等。结构对象为3层及以下的低层建筑,抗震设防烈度为8度及以下的地区。

组成墙板结构体系的外墙板、内墙板、楼板及屋面板在同一套模具内生产,该体系具有可移动生产、生产效率高、墙板间连接为干法施工,无需支模、无需外架,施工速度快、效率高,在新农村建设项目中具有较强的竞争优势。考虑地震危险性,该套结构体系的抗震性能将通过振动台试验加以验证,抗震性能测试的原则是首先满足抗震设防烈度下小震不坏、中震可修、大震不倒的性能要求,再通过测试强地震下的安全性与破坏特征,明确该套装配体系的抗震性能的特征。


2 低层墙板结构振动台试验


试验原型结构:工程原型是一个三层住宅结构,结构平面和竖向尺寸为5.1m×7.5m×8.1m,层高2.7m,墙板厚度为150mm,楼板厚度为150mm。整个建筑的结构平面形状规则,采用轻骨料混凝土制作,水平和竖向装配采用高强螺栓连接。


1 原型结构平面及里面图

试验模型结构:本项目选择采用1/2缩尺模型进行振动台试验。制作材料采用与原型结构相同的材料。

地震激励及工况:选取4条天然波和1条人工波作为激励,共进行101个试验工况,包含8度多遇、基本和罕遇地震。

2 试验结构及地震波输入激励


振动台试验结果分析


1)试验现象:图3、图4描述了试验现象,试验前期出现了明显的连接件松动及楼板错动现象,试验过程中可观察到微裂缝主要分布于窗户四周,底部墙体出现局部压碎以及楼板错动导致楼板混凝土挤压脱落。裂缝主要从中震后开始发展。总体上看,结构裂缝分布较少,裂缝宽度较小,局部破坏较轻,即结构整体损伤程度较小,表现出了良好的抗震性能。

3 连接件松动及楼板错动现象

4 裂缝发展及局部损伤分布

2)加速度反应

    从各层加速度放大系数包络图可看出,结构加速度反应较大,放大系数最大已经超过了6;在基本地震和罕遇地震时,结构X向的响应明显大于Y方向,尤其在结构的第2层。

aY方向

bX方向

5  8度多遇地震作用下模型结构各层加速度放大系数包络图

aY方向

bX方向

6  8度基本地震作用下模型结构各层加速度放大系数包络图

aY方向

bX方向

7  8度罕遇地震作用下模型结构各层加速度放大系数包络图

3)位移反应

    8描述了8度罕遇时模型结构的各层层间位移包络值分布。图中可以看出,结构在1层的层间位移较大,最大层间位移为22.5mm,层间位移角1/60,超过规范弹塑性位移角限制1/120。这与试验观察到的现象不符,主要是因为楼板以及墙体存在明显的错动现象,该现象由于螺栓连接件的松动导致。

aY方向

bX方向

8  8度罕遇地震作用下模型结构各层最大层间位移包络图


结论


对模型结构进行了101个工况试验,包括8度多遇、基本和罕遇地震。试验中发现损伤主要表现在高强螺栓连接件松动、轻微的裂缝发展、墙角局部压碎、楼板错动导致的混凝土挤压脱落。连接件虽然松动,但是钢板没有屈服现象,螺杆只有个别出现轻微变形。受力裂缝从中震结束后开始出现,在大震时继续发展并有新裂缝出现,裂缝主要分布与洞口周围。8度罕遇地震后,结构整体损伤较轻,结合钢筋和混凝土的应变响应可确定结构基本处于弹性状态,即该墙板结构体系的安全度较高,具有良好的抗震性能。从试验结构分析知,结构材料利用不充分,建议后期对构件及连接件进行优化设计。