中国尊电梯井内墙板缝抗震性能试验研究★

张国伟 张 品* 杨云凤

(1.北京建筑大学，北京未来城市设计高精尖创新中心，北京 100044； 2.北京市金隅加气混凝土有限责任公司，北京 100044)



中国尊电梯井内墙板缝抗震性能试验研究★

张国伟1张 品1*杨云凤2

(1.北京建筑大学，北京未来城市设计高精尖创新中心，北京 100044； 2.北京市金隅加气混凝土有限责任公司，北京 100044)

选取中国尊电梯井ALC墙板板缝为研究对象，对外挂有钩头螺栓加气混凝土(ALC)围护墙体的两层空间钢框架进行了拟静力低周往复加载试验，从滞回曲线、ALC板随动位移与相对位移等方面，考察了ALC围护墙体板缝的抗震性能，得出了一些有价值的结论。

ALC，围护结构，墙板板缝，抗震性能

0 引言

“中国尊”项目由北京中信和业有限公司投资，将集甲级写字楼、会议、商业、观光以及多种配套服务功能于一体，项目建成后将吸引国际著名金融机构与500强企业进驻。位于北京商务中心区核心地块，用地面积11 478 m2，总建筑面积43.7 万m2，建筑总高528 m，截至2016年8月，中国尊已超过330 m成为北京第一高楼，预计在2018年10月竣工并投入使用，届时将成为首都新地标建筑[1]，该项目电梯井四周的内墙板采用200 mm的ALC墙板，如图1所示。

蒸压轻质加气混凝土(ALC)墙板由于其自重轻、保温性能好、安装基本上采用干作业方法等优点越来越多地应用于钢结构建筑之中[2]。ALC墙板与主体钢框架的结合是如今有待研究的领域，以目前成果而言，对于ALC墙板的抗震性能尚有许多研究工作亟待展开。现在工程中常用的节点为钩头螺栓节点、钢管锚节点等传统节点。钩头螺栓节点广泛应用于ALC墙板与主体结构的连接节点中，该节点具有很高的强度，节点构件成本低、安装方便。钢管锚节点也具有较高的强度，在地震作用下可以避免墙板的脱落，然而钢管锚节点构件制作成本较高，且在安装过程中工序较多、施工难度大，对施工人员自身素质要求较高。本文选择中国尊工程中所用钩头螺栓节点进行ALC围护墙体的抗震性能试验[3,4]。

关于ALC墙体板缝的填充方案有很多种不同的方法，本试验的填充方案采用中国尊实际工程中的板缝处理方法，如图2所示，加气混凝土墙体板材采用200 mm厚B06，A3.5级板材，配筋形式为上下双网片7根直径7 mm钢筋[5]，板材宽度分为600 mm和300 mm两种尺寸规格，长度分别为600 mm和2 600 mm两种尺寸规格。板材侧面开有凹凸槽，板缝中部填充岩棉，电梯井室内采用PE棒填充，外涂加气混凝土专用抗裂砂浆，所用砂浆实测断裂伸长率为99.47，拉伸强度为0.71 MPa，粘结强度为0.67 MPa。室外除填充PE棒涂抹加气专用粘结砂浆外在最外层涂抹PU-986密封胶。

1 试验概况

试验在北京建筑大学结构实验室进行，采用美国MTS公司的拟静力加载系统进行控制加载，加载过程中规定液压伺服作动器推为正，拉为负。试验过程中铰接钢柱脚与基础底梁固结，底梁通过压梁与地面固结模拟地面的固定连接，试验的加载装置与主体钢框架图如图3所示，试验框架平面内为轴线尺寸为3 600 mm×3 500 mm，框架柱采用200 mm×200 mm的热轧H型钢，框架梁采用250 mm×175 mm的型钢，为了减小主体框架对ALC墙板的影响，梁柱节点处设计为可以自由转动的铰接节点；液压伺服作动器通过焊接于框架顶端的加载端施加水平荷载；为了防止加载时框架发生平面外的倾覆，在上部框架梁腹板的两侧布置了防止平面外失稳装置[6]。

试验测试装置如图3所示，在图中测试墙体试件左右两条墙体板缝，为了考察养护时间对ALC墙体板缝抗震性能的影响，保证室内温度不低于5 ℃的条件下左板缝填充砂浆后养护周期为21 d，右板缝养护周期为14 d。

试验采用位移控制加载，根据GB 50011—2010建筑抗震设计规范[7]，多、高层钢结构弹性层间位移角限值为1/250，设计小震弹性加载等级1/600，1/500，1/400，1/350，1/300和1/250。中、大震塑性加载等级1/200，1/150和1/100。

2 试验现象

试验加载至1/400时，墙板右侧测量板缝砂浆出现可见裂缝，开裂宽度超过0.2 mm。试验加载至1/300时，墙板左侧板缝砂浆出现可见裂缝。随着加载过程中层间位移角的增大，两条所测墙板裂缝宽度均变大，并在板材长度方向形成贯通裂缝。位移角加载至1/100时，局部出现砂浆与墙板脱离的现象，水平板缝处的砂浆也由于上下两层围护墙板的错动变形出现明显的裂缝。在罕遇地震作用下墙板左下角部出现一道挤压裂缝，结构整体保存完好，墙板完整性良好，在加气混凝土墙板的表面未出现大面积的破坏。试验现象如图4所示。

试验过程中，电梯井室外一侧PU-986密封胶填充的板缝在层间位移角1/300之前未出现明显的现象，在加载至罕遇地震下对应层间位移角1/100时，仅由于板缝宽度的拉伸出现凹陷，而没有出现明显的开裂，说明PU-986密封胶具有较强的拉伸强度。

3 试验结果

3.1 滞回曲线

试验得出的荷载与层间位移的滞回曲线如图5所示，从曲线中可以看出，试件滞回曲线出现不太明显的反S形，这表明钢框架与内嵌墙体之间产生了相对位移，但位移幅度较小；试验加载在同一级循环中，后一次循环曲线的斜率小于前次循环，表明结构在重复荷载的作用下刚度减小；试件滞回曲线的面积较小，基本处于弹性工作状态，加载至1/100时，角部出现挤压裂缝，荷载降低。

3.2 ALC墙板随动位移

ALC墙板的滞回曲线如图5中虚线所示，墙板在加载过程中随框架振动的随动位移如表1所示。

表1 ALC墙板随动位移

从表1可以看出，ALC墙板的层间位移小于框架的层间位移，但由于本试件中，墙板节点为勾头螺栓节点且板底与框架采用砂浆和岩棉填充的柔性连接，因此位移差相差不大。

3.3 ALC板缝相对位移

从图6可以看出，所测量的两条板缝随着加载步的增加，ALC墙板间的上下错动与裂缝不断增大，其中墙体右板缝在加载过程中出现砂浆与墙板的脱离。在加载位移1/300前，左板缝表现出较强的抗震性能，未出现裂缝，随着荷载位移的增大，两板缝的破坏程度不断变大，右板缝出现不可恢复的相对位移，在大震作用下板缝破坏程度大幅增加。

4 结语

1)砂浆在地震作用下易开裂，密封胶在整个加载过程中表现优良，在板缝扩展至1 mm以上时仅出现凹陷而没有发生拉伸破坏。

2)砂浆填缝的抗裂性能与施工技术及养护周期有关，若保持砂浆与ALC墙板不发生脱离，板缝可以在1/300小震时不发生开裂与上下错动的现象。

3)为了保证墙体板缝的抗震性能，在温度不低于5 ℃的养护条件下ALC抗裂砂浆养护周期不应小于21 d。

[1] 刘 鹏,殷 超,程 煜,等.北京CBD核心区Z15地块中国尊大楼结构设计和研究[J].建筑结构，2014，44(24)：71-73.

[2] 刘艳军,陈伯田,陈 玉.加气混凝土国内外发展回顾[J].建筑节能，2013，41(3)：30-34.

[3] 顾乐乐.伊通墙板节点强度、重复荷载作用及墙体模拟地震振动台试验研究[D].上海：同济大学，2007.

[4] 张国伟,肖 伟,陈博珊,等.加气混凝土墙板摇摆节点抗震性能试验研究[J].建筑技术，2016,47(3)：79-82.

[5] 张国伟,陈博珊.蒸压加气混凝土外挂墙板受弯性能研究[J].建筑结构，2016,46(13)：116-118.

[6] 肖 伟.加气混凝土围护墙体抗震性能试验研究[D].北京：北京建筑大学，2016.

[7] GB 50011—2010，建筑抗震设计规范[S].

On seismic performance test of wallboard in China elevator shaft★

Zhang Guowei1Zhang Pin1*Yang Yunfeng2

(1.BeijingFutureUrbanDesignAdvancedInnovativeCenter,BeijingUniversityofCityEngineeringandArchitecture,Beijing100044,China; 2.BeijingBBMGAutoclavedAeratedConcreteCo.,Ltd,Beijing100044,China)

The paper selects the ALC wall board joint for China elevator shaft as the research object, undertakes the simulation static low axial cyclic loading test for the two-story space steel framework of ALC enclosure walls, observes the seismic performance for the ALC enclosure wallboard joints from the hysteretic curve, ALC board displacement and relative dispacement, and achieves some valuable conclusion.

ALC, enclosure structure, wallboard joint, seismic performance

1009-6825(2017)06-0047-03

2016-12-13 ★：工程抗震防灾与绿色发展(UDC2016030200)；住房城乡建设部2015科学技术项目计划(2015-K1-024)

张国伟(1979- )，男，博士，副教授

张 品(1990- )，男，在读硕士

TU352

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