装配式建筑墙板抗震实验研究

赵轶

摘 要：以提高装配式建筑墙板抗震性为目的，围绕墙板抗震实验展开分析，分析实验目的与过程，最后总结实验结果。发现水平孔内设置水平钢筋、墙板构造与受力特点优化、滞回性与承载变形能力等是提高抗震性的主要影响因素，需要在今后研究与施工期间加以注意。

关键词：装配式建筑;墙板;抗震实验;建筑行业

装配式建筑在环保工作如火如荼开展的现在，已经成为今后行业关注的主要方向，为了充分发挥装配式建筑墙板的抗震性，需要提前展开抗震实验，研究其循环荷载作用。受到地震作用影响，装配式建筑墙板受力变形、滞回与耗能等是了解其抗震性的关键，技术人员在装配式墙板上开孔且增设钢筋，可以将墙板原本的受力特点改变，提高抗侧力刚度以及建筑物安全性与稳定性。所以，下面重点围绕装配式建筑墙板抗震实验展开论述。

一、装配式建筑墙板抗震实验

（一）实验目的

建筑行业对于原材料的应用比较普遍，一些材料本身性能佳、储量丰富，是建筑工程质量的重要保证。尤其是石膏，不仅历史悠久，开发难度还比较低。一旦发生火灾，可以及时将石膏分解，生成大量水蒸气，起到阻碍火灾蔓延的效果，由此可以得知石膏的耐火性。另外，石膏内部有细小孔隙，这也赋予其保温性与隔热性的特点。石膏本身无毒，在提倡绿色低碳的装配式建筑领域更是非常理想的材料。一直以来，工作人员针对石膏板展开研究，将重点放在密柱、隔板等方面，发现这一类材料的力学性能较差，主要原因在于水平方向钢筋数量不足，节点处理难度增加。为了解决这一问题，需要针对竖向石膏孔展开试验探究，提高装配式建筑墙板抗震性。

（二）实验过程

针对装配式建筑墙板抗震性展开实验，实验过程分为设计实验构件、装置实验两个环节[1]。第一，实验构件设计。装配式墙板材料的性能与传统石膏复合板相比更佳，经过实验可以总结装配式建筑石膏板材料性能，抗压强度与弹性模量分别是5.25MPa、4625MPa，以此为基础展开3个装配式墙板试件的实验，这3个试件分别为A1、A2、A3。参照建筑物层高，将标准层反弯点上方墙高当作试件高度，构件内部的钢筋选择HRB400，随后开始组织试件材料实验，所得结果如下：混凝土抗压强度是26.32MPa，弹性模量是2.73×10MPa，钢筋，抗拉强度是666.43MPa、670.46MPa、677.24MPa。装配式建筑墙板在实验中遭到剪切破坏，破坏过程分为四个阶段：（1）墙板底部会产生细微的裂缝;（2）当开始出现裂缝之后，水平反复荷载会不断增加，随之石膏板表皮发生局部剥落的现象;（3）水平反复荷载再次增加，装配式墙板开始进入到屈服阶段，这时裂缝数量、长度开始快速增加，石膏板也是从此时开始局部脱落;（4）装配式建筑墙板两侧部位的脚部石膏、混凝土逐渐被压碎，钢筋出现压弯的现象，并且形成主斜裂缝、通缝，构件承载力降低;第二，装置实验。装配式建筑墙板实验要在地震荷载作用下展开，实验中设置水平方向、竖向方向加载系统，实验期间要满足如下要求：第一，竖向方向荷载加载系统。使用500kN千斤顶，数量为两台，对装配式建筑墙板上部结构自重进行模拟，维持定值;第二，水平方向荷载加载系统。使用1台1000kN作动器，对装配式建筑墙板所承受的水平地震作用进行模拟[2]。

二、装配式建筑墙板抗震实验结果

（一）滞回性能更加优化，耗能性稳定提升

因为A3滞回环和A1、A2之间的差距比较大，所以下面仅分析A1与A2。通过实验发现墙板刚度呈现不断退化的趋势，主要原因在于损伤累积。将墙板滞回曲线、滞回环包围面积进行对比，整体来说比较饱满，形状为反S形。每级控制加载3个循环曲线，通过循环曲线的对比发现S形正反极值点下降幅度增加，由此可知装配式建筑墙板耗能性能有所提升。

装配式建筑墙板受到模拟地震作用的影响，进入弹塑性阶段的抗震性能与耗能能力有直接关系。单个循环期间加载的过程中会吸收能量，如果卸载便会释放能量。循环阶段的耗能主要是受二者之差影响。装配式建筑施工期间滞回环面积是抗震耗能能力的主要衡量标准，等效粘滞阻尼比系数的数值增加，装配式建筑墙板耗能性能也就会相应的提升。

不同阶段的装配式建筑墙板粘滯阻尼比系数存在差异，且各个阶段粘滞阻尼比系数会在位移循环的影响下而出现变化。证明装配式建筑墙板塑性变形能力进入到加载增长幅度也会有所差异。实验过程中装配式建筑墙板试件在不同阶段的粘滞阻尼比系数分别是0.06、0.07、0.09，上升幅度差异不大，证明装配式建筑墙板试件受力具有合理性，耗能能力上升幅度稳定。

能量耗散系数是装配式建筑墙板地震耗能承受能力的衡量因素，不同时期所表现出来的能量耗散系数是0.22、0.24、0.26。分析可知，循环荷载不断增加，能量耗散系数值也能会随之加大，位移循环级别增大，构件耗散能量相比上一级循环能量也会比较大。换言之，建筑墙板构件耗散能量能力处于不断提升的状态，与结构抗震耗能规律相符。处于位移控制加载环节，装配式建筑墙板位移的等效粘滞阻尼比存在一定差异，即位移增加的同时会提高粘滞阻尼比系数的稳定性，期间也会呈现有小幅度上升。由此可以总结装配式建筑墙板耗能增加，抗震性能良好。位移控制级共包括3个循环，其中粘滞阻尼比系数处于不断减小的趋势，证明装配式建筑墙板试件循环加载期间会因为反复积累而发生损伤。

（二）承载力得到提升，结构抗震效果符合预期

抗震性能加载期间，装配式建筑墙板的顶端施加水平最大荷载有明确规定，即试件极限荷载。实验总结3个试件的承载力，发现开裂、屈服、极限荷载是64.34kN、214.45kN、345.56kN，其为非线性增长。屈服与开裂荷载比是3.46，极限与屈服荷载比为1.55，将这两个数据进行对比，后者极限与屈服荷载比是屈服与开裂荷载比0.4倍左右。由此总结，试件实验进行到“屈服-最大荷载阶段”，荷载值相对增加量开始降低，同时也可以获得屈服与开裂位移比、极限与屈服位移比，即4.53、3.45。对比可知后者是前者的0.7倍[3]。

如果只是分析比值倍数，发现0.7倍与之前的0.4倍相比增加2倍左右，由此证明试件在屈服最大荷载阶段与开裂到屈服阶段对比，荷载相对增加量降低，位移相对增加量反而提高，进一步证明了装配式复合墙在使用的后期阶段有非常强的变形能力，在结构抗震方面有极为理想的效果[4]。

三、结语

综上所述，装配式建筑墙板水平孔腔内部设置水平钢筋，优化装配式建筑墙板构造形式与受力特点，有利于提高抗侧力刚度。同时，装配式建筑墙板循环荷载实验期间发现滞回性、承载变形能力与破坏形态等有利于提高墙板抗震性，在今后装配式建筑施工与材料实验过程中，要重点关注以上几点，保证建筑工程质量。

参考文献：

[1]过勇，王静峰，沈奇罕等.内嵌预制SVMFC夹芯复合墙板钢框架结构抗震试验研究[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2018，41（12）：1659-1666.

[2]李九阳，刘丽华.复合墙板与钢框架柔性连接方式的抗震承载力研究[J].工业建筑，2018，48（08）：176-180+67.

[3]吴函恒，周天华，陈军武等.钢框架-装配式混凝土抗侧力墙板结构基于性能的抗震设计方法[J].中南大学学报（自然科学版），2016，47（11）：3852-3860.

[4]钱坤，赵焱阳，贾光辉.密肋复合墙板对框架结构中层梁柱节点的抗震影响[J].四川建材，2016，42（04）：68-69.