[00924090]双功能带缝填充墙抗震性能研究

填充墙除了有提高框架结构的承载能力的有利影响外，还有刚度突变形成薄弱层、短柱效应、扭转效应等不利影响。因此填充墙与框架的连接构造，既要保证正常使用时填充墙与框架结构的可靠连接，又要避免地震作用时连接过牢或者刚接。该文就《建筑抗震设计规范》GB50011-2001中第13.3.3.2条提出一种连接构造做法-双功能带缝填充墙，它是在填充墙中开设竖向通缝(通缝采用在砌体内嵌砌聚苯板来实现)，并加强填充墙内的钢筋混凝土现浇带，使得钢筋混凝土现浇带与竖向通缝相交处形成连接键，填充墙外表抹面砂浆中，在有竖向缝处沿裂缝方向加设钢丝网片来防止正常使用中墙体在竖缝处开裂。填充墙内由于连接键和竖向通缝的存在具有一定的整体工作性能，使得填充墙在风荷载和小震作用下依靠连接键与墙体共同工作提高了框架结构的侧移刚度和承载力，有利于填充墙在正常使用和小震作用下的变形控制(功能一)；而在大震作用下，连接键首先开裂或屈服退出工作，填充墙自动转变为开通缝填充墙，结构刚度可显著降低，使地震作用减小且具有很好的变形能力和延性，以满足大震作用时塑性变形和耗能要求(功能二)。使其兼顾正常使用和地震作用时对结构刚度的不同要求。双功能带缝填充墙的创新点即技术关键主要有三点：一是在填充墙中开设竖向通缝(通缝采用在砌体内嵌砌50mm厚聚苯板来实现)；二是加强填充墙内的钢筋混凝土现浇带，使得钢筋混凝土现浇带与竖向通缝相交处形成剪连键；三是在填充墙外表抹面砂浆中，在有竖向缝处沿裂缝方向加设钢丝网片来防止正常使用中墙体在竖缝处开裂。通过对三榀1:2比例不同缝宽的双功能带缝填充墙框架试件进行低周反复加载试验，获取柱底钢筋及连接键钢筋的应力、应变，柱顶的位移，框架的滞回曲线，并观测加载过程中的双功能带缝填充墙裂缝发展情况。从而分析三组试件的承载能力、刚度变化、延性及耗能能力和连接键的受力情况。得出该种双功能带缝填充墙框架试件在结构屈服之前具有很好的刚度及整体工作性能，在结构屈服之后由于连接键的破坏使填充墙退出工作，构件具有很好的变形能力及耗能能力。在试验研究的基础上，通过ANSYS有限元分析软件建立与试验参数相同的模型进行非线性分析，分析结果与试验结果吻合较好，验证试验结果的正确性。同时建立普通填充墙框架及纯框架模型，进行有限元非线性分析，得出结果与双功能带缝填充墙框架模型对比，验证这种连接结构做法的优越性。应用前景：双功能带缝填充墙可以解决以往的框架结构中由于填充墙引起的的刚度突变、短柱效应、扭转效应等对框架结构带来的不利影响，消除安全隐患，具有很大的社会效益。双功能带缝填充墙与普通填充墙相比造价提高微乎其微，而且施工工艺也不需要进行调整，没有任何技术上的瓶颈。当框架结构采用双功能带缝填充墙时，在设计中可以不用考虑周期折减，结构的地震作用会比进行周期折减时减少15%-20%，降低了截面尺寸和配筋，具有很强的经济效益。此外双功能带缝填充墙作为一种填充墙与钢筋混凝土之间的连接方式，填补了《建筑抗震设计规范》中的空白，其作为抗震自控理论的延伸，具有很强的学术价值。