带节能砌体填充墙的RC框架抗震试验研究

　　摘要：为了研究带节能砌体填充墙的RC框架抗震性能，本试验设计了两个两层单跨的RC框架结构模型，分别为带填充墙的RC框架和不带填充墙的空框架，并对其进行了拟静力试验.对带填充墙的RC框架的裂缝开展进行了描述，研究了试件的滞回特性、骨架曲线、刚度退化和强度退化，并和空框架进行了对比分析.分析结果表明：填充墙能够提高框架的承载能力和抗侧刚度，但是相应地降低了框架结构的延性；填充墙的存在使得框架结构的强度和刚度退化加快，然而，带填充墙框架的极限刚度仍然较大，表现出较强的抗倒塌能力.

　　关键词：框架；节能；砌体；填充墙；拟静力试验；抗震性能

　　中图分类号：TU375.4文献标识码：A

　　填充墙作为框架结构中的非结构构件，设计中并未充分考虑其对框架结构的影响，然而，其对框架结构抗震性能的影响却不容忽略[1-4].国内外研究者在这方面做了重要的工作[3，5-7]，其中土耳其的Marjani等人使用低周反复荷载对6个两层单跨带填充墙的框架进行了试验和有限元模拟研究.研究表明：填充墙能够极大地提高框架的强度和刚度.黄群贤等人对4榀单层单跨填充墙RC平面框架试件进行抗震性能试验，试验表明：不同砌块填充墙对框架结构具有明显的刚度效应.研究者主要针对平面框架进行研究，对带填充墙的三维立体框架（以下简称立体框架）研究较少，而立体框架充分反应了平面框架之间的受力协调能力，其受力机制能够更好地代表整体结构的特性，因此对立体框架的进一步研究很有必要.墙体节能在建筑节能中占有重要的地位，因此节能砌块被选为本文的墙体材料.本文对带节能砌体填充墙（以下简称填充墙）的框架结构与空框架进行对比试验研究，从而得到节能砌体填充墙对框架结构的滞回特性、承载力、抗侧刚度以及强度的影响规律，并从受力机制方面揭示了节能砌块填充墙与框架的共同工作原理.

　　1试验概况

　　1.1试件设计与制作

　　试件设计参考《抗震设计规范》（GB500112010）[8]的要求，共设计了2个单跨立体框架，其中一个为不带填充墙的空框架，另一个为带填充墙的RC框架，编号分别为CF1和CF2.试件CF2研究带填充墙框架结构的抗震性能，试件CF1用作对比.

　　试件根据相似理论按照1∶4比例缩尺设计而成.两试件的框架部分几何尺寸及配筋完全相同，柱截面尺寸为150mm×150mm，梁为70mm×100mm，基础采用0.4m厚的底板，板平面尺寸为2.0m×2.0m，砌体与框架柱之间每隔600mm配置了2A6的拉筋，框架几何尺寸及截面配筋如图1所示.

　　梁柱纵筋、箍筋均采用HRB335，考虑试件为缩尺模型，钢筋强度按略低于《混凝土结构设计规范》（GB500102010）[9]的要求进行设计，混凝土强度为C30，材料实测力学性能见表1，砌块采用多排孔节能砌块，砌块标准块型几何尺寸为190mm×190mm×115mm，强度等级采用MU5，单块砌块的抗压强度为6.5MPa，砂浆立方体抗压强度为4.6MPa，考虑模型缩尺的影响，砌块厚度切割成标准块厚度的1/4，模拟1/4砌体墙厚，多排孔节能砌块砌体如图2所示.

　　1.2试验方案

　　1.2.1测点布置与数据采集

　　试件的位移测点设在底板、1层和2层层顶，底板和1层各布置了两个量程为50mm的位移计，2层布置了两个量程为100mm的位移计，每层的侧向位移取两个位移的平均值，在各层的关键部位设置了钢筋电阻应变片，柱的应变片布置在各层的柱底与柱顶，梁的应变片布置在梁的两端.

　　试验过程中的量测仪器主要为DH3818静态应变采集仪，可读取应变片的应变值及位移传感器的量测数值，加载作动器的水平位移、水平荷载由电伺服加载系统（MTS）测得，并利用采集的荷载和顶点位移数值绘制试件的滞回曲线.试验中，人工观察裂缝出现时对应的力和位移，及时标注在试件上的相应位置.

　　1.2.2加载装置