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蒸压加气混凝土砌块承重墙静力和抗震性能的研究




构模型。本构关系如图3-16和图3-17所示。

图3-16混凝土应力应变关系图3-17砌体的应力应变关系

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第三章蒸压加气混凝土砌块横墙抗震抗剪性能研究

图3-18墙体的荷载位移曲线

比较墙体采用力加载和位移加载在单调荷载下得到的荷载位移曲线,可以看出采用位移加载的方法得到的墙体的开裂荷载、极限荷载以及变形量与力加载方法基本一致,但是位移加载能反映出墙体在达到极限荷载后下降段的特性,故位移加载要比力加载更合适一些。此外,下文在模拟墙体的低周反复试验时,在试验中的一般做法是在墙体开裂前采用力加载方式,而在开裂后采用位移加载方式。鉴于以上两点,下文在模拟墙体的低周反复试验时,采用如下的加载方案。(1)首先进行单调加载分析,即通过在加载点施加单向位移,根据荷载-

位移曲线,获得构件或结构的弹性极限荷载(位移)、塑性极限荷载;(2)根据求得的极限荷载(位移),设计往复加载制度,弹性阶段,位移重

复一次,塑性阶段位移重复二次;

(3)虽然实际试验时,弹性阶段采用力控制;塑性阶段采用位移控制,但

由于弹性阶段力和位移是等价的,因此为便于分析,整个加载阶段用位移控制,采用合适的位移收敛准则;

(4)弹性阶段和塑性阶段位移施加时增量的选择不应过大或过小。

3.5.2分析结果

3.5.2.1墙体的破坏过程和破坏特征

分析表明,在低周反复水平荷载作用下,所有试件表现出的破坏形式均为剪

切破坏,破坏过程大体可分为三个阶段。

(1)弹性阶段:荷载小于40%~50%极限荷载以前,墙体未出现裂缝,卸

载时残余变形很小,圈梁和构造柱中的钢筋应力也不大,并且圈梁、构造柱与墙体间变形协调,能较好地协同工作。

(2)弹塑性阶段:当水平荷载加至50%~60%时,边柱和中柱底部先后开

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裂,中柱两侧及靠近远端边柱(近、远端分别指靠近、远离加载端)墙体开裂并且并很快贯通了,墙片上裂缝呈左下—右上走向,此时荷载位移曲线发生明显的偏折。

随着荷载的增加,中柱两侧墙体出现第二批裂缝,近端墙体顶部和靠近边柱部分出现裂缝并逐步的贯通,裂缝由墙体的角部向墙体的内部沿对角方向开始延伸,裂缝为左上—右下走向的裂缝。此后,远端的墙体的顶部出现裂缝,随着荷载的加大裂缝逐渐连通,与近端墙体一样,裂缝开始由角部向墙体内部沿对角方向延伸。接近极限荷载时,在中柱两侧的两片墙体中分别形成交叉的斜裂缝,并且裂缝逐渐地连通,裂缝较细,但是较为密集,近端墙体比远端墙体开裂地要早且严重一些。

这一阶段中,边柱中钢筋的应力较弹性阶段明显增大,并且在接近极限荷载

时,边柱纵向钢筋屈服,在边柱底部出现一段塑性区。

(3)下降段:超过极限荷载以后,由于柱的约束作用使砌体沿裂缝的滑移

量较大,发生较大的变形,此时中柱和边柱中出现较多水平裂缝,墙体的耗能由荷载增加的方式转化为变形增大的方式。

图3-19墙体裂缝图

由裂缝图可以看出,若先不考虑墙体中柱的裂缝,单独看墙体的裂缝,与其它类型的砌体的开裂规律基本一致,先从墙体中部(墙中柱两侧的墙体)开裂,再沿墙体的对角线方向延伸,形成交叉斜向裂缝,不同的是,此类墙体的抗拉和抗压强度较低,开裂时具有一定的突发性,往往多个单元一起出现裂缝,并很快形成一条裂缝带。考虑墙体中柱的作用后,由于中柱较强的抗压和抗拉能力,将墙体中应力得到重新的分布,最终在左右两片墙体中分别形成靠近柱体的竖向裂缝和墙体中部的斜向裂缝。

根据裂缝的发生发展情况,值得注意的是:

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(1)因为裂缝首先在墙体与构造柱的连接部位出现,故应加强墙体与构造

柱的连接;

(2)适当的增加墙体的配筋率,因为在分析中发现,在墙体中配有钢筋后

能明显改善墙体的开裂形态,使墙体裂缝比较分散,并且裂缝较细,没有明显的主裂缝形成,可见钢筋的加入改善了墙体中的应力分布。