带节能砌体填充墙的RC框架抗震试验研究(2)

　　加载装置见图3，图3两试件均采用同样的加载装置.试件底板水平方向用千斤顶和钢梁固定，竖直方向由钢压梁和地脚螺栓固定.竖向荷载由液压千斤顶加载，通过工字钢和混凝土顶梁把荷载平均分配到各框架柱的顶部；水平荷载由量程为1000kN的电液伺服作动器加载，通过钢梁传递到试件上，在试件与钢梁之间用矩形钢垫块确保加载中心点位于第二层柱顶，拉力由圆钢拉杆传递.

　　1.2.3加载方案

　　本试验模拟15层混凝土框架结构的底部两层地震反应.加载方案参照《建筑抗震试验方法规程》（JGJl01-96）[10]，首先施加竖向力，用以模拟上部13层的重力及楼屋面荷载.计算得到的柱轴压比约为0.25，控制液压油泵，使得轴压比为0.25，等竖向压力稳定后再进行水平预加载.试验的水平加载程序分为预加载和正式加载两个阶段，正式加载采用分级循环对称加（卸）载.在试件开裂前采用荷载控制加载，每级荷载循环一次，试件出现裂缝后，每级位移增量为一倍开裂位移，每级位移循环两次，直至试件破坏或者降至最大荷载的85%，终止试验.

　　2试验过程

　　本试验主要研究的是带节能砌体填充墙框架结构的抗震性能，根据试验现象，试件破坏过程按照裂缝开展的特点可分为三个阶段：开裂阶段、裂缝开展阶段和破坏阶段.

　　试件CF1：当水平推力加到57kN时，一层框架柱的柱底部出现一条微小的横向裂缝，此时的位移值为6mm.之后改变加载制度，用位移进行控制，每一级位移的增量为6mm.随着位移的进一步增大，在底层梁的端部开始出现了细小的裂缝.当位移加到18mm时，二层柱顶出现裂缝，柱脚的裂缝进一步发展贯通.位移加到20mm之后，荷载增长速度明显减慢，裂缝进一步发展，梁两端出现了大量的裂缝.当位移加到55mm时，水平荷载明显下降.此时，框架柱脚的混凝土有局部脱落的现象，继续加载，当最终荷载降为最大荷载的85%时，即认定框架已经达到了极限状态，此时柱脚已经完全被压碎剥落，出现明显的破坏迹象，试件CF1停止加载.最终破坏如图4所示.

　　试件CF2：当水平推力加到118kN时，一层框架梁端部及填充墙出现一条微小的斜裂缝，此时的位移值为6mm.之后改变加载制度，用位移进行控制，每一级位移的增量为6mm.随着位移的进一步增大，当位移加到10mm时，二层柱顶以及梁中部出现裂缝，填充墙的裂缝进一步发展.位移加到20mm之后，水平荷载明显下降，此时，填充墙出现大量的阶梯型裂缝，同时一层柱中下部及二层柱顶也出现大量的裂缝.继续加载，当最终荷载降为最大荷载的85%时，即认定框架已经达到了极限状态，此时填充墙出现较宽的阶梯型裂缝，并有部分砌块出现压碎现象，试件CF2停止加载.最终破坏如图5所示.

　　3.3刚度退化

　　在位移幅值不变的条件下，结构构件的刚度随反复加载的次数增加而降低的特性即为刚度退化.结构刚度的退化即为结构性能的退化.在试验过程中，裂缝的增多、位移的增大以及循环次数的增加都会导致结构刚度的退化，试验的刚度参照《建筑抗震试验方法规程》[10]的割线刚度法进行计算，刚度退化试验结果见图8和表3.

　　4受力机制分析

　　从受力方面分析，CF1在承受水平推力时，由于水平力全部是由柱脚传给基础，框架柱的柱脚将产生较大的剪力和弯矩，而框架梁主要是受压以及梁柱节点的变形而产生较小的弯矩，因此，框架柱要先于框架梁屈服，同时也先破坏.CF2在水平力的作用下，由于填充墙的支撑作用分担了部分水平力，从而提高了框架的承载能力，同时由于填充墙对框架的约束效应使得框架的变形能力变差.CF2与CF1比较，从柱上的裂缝分布情况看，柱中下部裂缝明显增多，且柱脚并没有出现明显的破坏迹象.这主要是因为填充墙改变了框架柱的内力分布，使得框架的破坏从剪切型向弯曲型过渡，同时柱脚得到了保护，使得柱脚并未出现明显的破坏迹象.砌体抗剪强度大于砂浆抗剪强度且砌体本身具有明显的脆性，因此试验中填充墙上出现了沿砂浆灰缝较宽的阶梯型裂缝，并有部分砌块出现压碎的现象.

　　5结论

　　通过对两个框架结构的抗震试验研究，得出下列结论：

　　在RC框架结构中，节能砌体填充墙能够提高框架的承载能力，但是相应降低了框架结构的延性，其中试验中带砌体填充墙的框架承载力为空框架的1.87倍，延性系数只有空框架的60%.

　　在同一位移条件下，带节能砌体填充墙的框架滞回曲线饱满，说明填充墙提高了框架的整体耗能能力，同时填充墙比框架先退出工作，为框架多提供了一道抗震防线，从而提高了框架的抗震能力.

　　节能砌体填充墙对框架的约束效应使得框架结构的侧移减小，从而保证框架的侧移能够更好地满足规范要求，其中试验中结构的屈服位移、峰值位移和极限位移都下降了40%左右.

　　节能砌体填充墙可以大幅度增加框架结构的初始刚度，试验中其初始刚度为空框架的2.3倍.虽然带填充墙的框架刚度退化较快，但是其极限刚度依然较大，仍具备较强的抗倒塌能力.

　　由于砌体的脆性特质以及填充墙的大量开裂，使得带节能砌体填充墙的框架强度退化较空框架严重，然而其强度退化系数始终保持在0.9以上，说明其强度退化程度较小，因此可以推断，试件在破坏后仍保持了较高的继续承载能力.