陳國(guó)輝　胡景波

摘 要：為了研究開窗洞砌體墻片的抗震性能，該文依據(jù)北川電信局職工住宅樓底層開窗洞的縱墻設(shè)計(jì)了一組開窗洞的墻片，通過現(xiàn)澆樓板把3片平行布置的墻片連接到一起建立模型。在樓板上施加配重模擬上部5層荷載，使其與原型結(jié)構(gòu)具有相同的軸壓比。在墻片的一端施加低周水平反復(fù)荷載進(jìn)行擬靜力試驗(yàn)。獲得開窗洞墻片在分級(jí)水平荷載作用下的破壞形態(tài)和抗力特性，并提煉了反映墻片本構(gòu)關(guān)系的骨架曲線。研究結(jié)果表明：開窗洞口高度范圍內(nèi)的墻肢易發(fā)生剪切破壞，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)引起足夠的重視，加強(qiáng)其抗剪強(qiáng)度；洞角處應(yīng)力集中，墻體容易在此處出現(xiàn)階梯型裂縫，若想提高砌體的開裂荷載應(yīng)在洞角處加強(qiáng)構(gòu)造措施；豎向正應(yīng)力對(duì)砌體的破壞形態(tài)和承載力有重要影響。

關(guān)鍵詞：擬靜力試驗(yàn) 抗剪強(qiáng)度 骨架曲線 剪切破壞

中圖分類號(hào)：TU36 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）11（c）-0075-05

Abstract：In order to study the seismic performance of masonry walls with window openings， according to the bottom longitudinal wall with window openings of Beichuan Bureau staff residential building ，we design three pieces wall with window openings， arranged in parallel way and connected by cast-in-place floor to be a model. The counterweight in the simulation of the five layer floor apply on the floor so that the model has the same axial compression ratio with the prototype structure. In order to obtain the failure model and resistance characteristic of the window opening wall under the horizontal load， and the skeleton curve of the constitutive relation，low cyclic horizontal load is applied at one end of the wall to perform quasi static test. The results of the test show that：within the height range of the window openings wall limb， shear failure easily occurs. We should pay enough attention to it in the structural design，and strengthen the shear strength of wall limb； stress concentrated in hole corners，and ladder type cracks are easy to appear here.If you want to improve cracking load of the masonry，measures to strengthen the structure should be taken in the openings angle；Vertical normal stress of masonry has important influences on the failure patterns and bearing capacity.

Key Words：Quasi static test；Shear strength；Skeleton curve；Shear failure

砌體結(jié)構(gòu)作為傳統(tǒng)的建筑形式，在我國(guó)學(xué)校、醫(yī)院、辦公和住宅中發(fā)揮著舉足輕重的作用。近年來尤其是在汶川地震和廬山地震中，大量砌體結(jié)構(gòu)倒塌或者成為“站立廢墟”，這些嚴(yán)重的震害特征暴露出砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)上仍存在不足，還需進(jìn)一步開展研究工作。在地震中，砌體結(jié)構(gòu)主要承受水平慣性力作用。由于墻體材料為脆性，整體性能差，使得砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布不均勻，而在砌體結(jié)構(gòu)上開洞更加劇了應(yīng)力分布的復(fù)雜性。該文擬模擬北川電信局職工住宅樓底層一開窗洞縱墻建立墻片模型，研究低周反復(fù)荷載作用下開窗洞砌體墻片的力學(xué)性能和破壞特征，為改善開洞砌體墻片的抗震性能，以及對(duì)砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固提供合理科學(xué)的參考依據(jù)。

1 開窗洞墻片模型的設(shè)計(jì)制作

該文采用的模型是將北川電信局職工住宅樓底層開窗洞的縱墻經(jīng)過1/5縮尺而得，經(jīng)過縮尺后的墻片尺寸如圖1所示。墻片兩端和中間各設(shè)置一根尺寸為48 mm×48 mm的構(gòu)造柱，縱筋為4Φ4，箍筋為Φ1.5@40；模型配制的混凝土為C20；底座采用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20，鋼筋等級(jí)Q235。為減少試驗(yàn)中偶然性誤差和個(gè)體差異的影響，3片墻片平行布置并通過現(xiàn)澆混凝土樓板相連建立模型，其中A墻片位于南側(cè)，B墻片位于中間，C墻片位于北側(cè)。

2 模型材料力學(xué)性能

該模型采用的砌塊材料為小型混凝土砌塊，該砌塊采用質(zhì)量配合比1∶4（水泥∶砂）的水泥砂漿制作而成，其尺寸是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)砌塊按照1/4相似比縮尺所得。標(biāo)準(zhǔn)砌塊的尺寸為390 mm*190 mm*190 mm，縮尺后模型所用的砌塊尺寸為98 mm*48 mm*48 mm，芯孔尺寸為35 mm*30 mm*48 mm，孔洞率為45% 。為了模擬原型結(jié)構(gòu)實(shí)體墻，該模型采用質(zhì)量配合比為1∶5（水泥∶砂）的水泥砂漿將小型混凝土砌塊的芯孔填實(shí)；砌筑砂漿的質(zhì)量配合比為1∶4∶1（水泥∶砂∶水）；樓板和構(gòu)造柱采用的C20的質(zhì)量配合比為1∶1.3∶3.1（水泥∶砂∶石子）。依據(jù)文獻(xiàn)[2-5]，我們分別進(jìn)行混凝土空心砌塊抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、灌孔砂漿立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、砌筑砂漿立方體抗壓強(qiáng)度、混凝土立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和砌體試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1，依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度為4.4 MPa；灌孔砂漿的立方體抗壓強(qiáng)度為3.5 MPa；砌筑砂漿的立方體抗壓強(qiáng)度為4.0 MPa；混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度為12.7 MPa；其中砂漿立方體試件抗壓強(qiáng)度是以3個(gè)試件測(cè)值的算術(shù)平均值的1.3倍（f2）作為該組試件的抗壓強(qiáng)度平均值（精確至0.1 MPa）。