带砌体填充墙的钢筋混凝土框架受力性能分析

魏秀瑛 张同文

（湖南高速铁路职业技术学院，湖南 衡阳 421000）

关键字：带砌体；填充墙；钢筋；混凝土；框架；受力性能

1 实验分析

在本研究中，我们采用的是24 个钢筋混凝土框架，其比例为1:3 制作形成的所形成的砌筑砖墙框架，在样品中s 为正方形框架，而R 为矩形框架，首字母之后的数字可作为惯性矩的比值，第二个字母t 是连续式框架填充墙，且属于一种无门洞式的结构。对不同框架外形有三组样品，第二个数字1、2、3 分别表示该样品在小组中的排列顺序，最后字母为L 表明该框架为轻质混凝土，如果是最后字母为D 表示该样品所承受框架平面的水平作用力，而非对角荷载，当样品为普通混凝土建筑而成，则最后字母为R。从材料的性质上来看在本研究中，我们分对混凝土样品的强度，砌体等多种项目进行检测，获取样品的性能参数和强度系数等，不同混凝土制作的圆柱体检测其强度对养护过程中需要与制作中处于同一环境下，对不同类型的填充墙进行强度检测，分别制造六片大小相同的墙体，在基于对角载荷的作用力测试墙面的刚度和强度，对样品使用的砂浆进行强度测试。从实验的设备上来看，在整个实验过程中采用的是Baldwin 样品检测设备，在样品受作用两端可以设置钢板，能够连接所有的数据和仪器检测系统进而实现数据的实时检测，并将结果输出。分析框架的平面位移也是十分重要的，可以采用线性变换进一步对样品对角位移进行观测样品，不仅能够观测填充墙的位移，同时还可以及时监测其变形度，将能够用于判断填充墙的分离程度在，离开角点位置之后可在梁柱每间隔25%的长度和设置传感器，用于检测位移变化情况。

具体的实验步骤为对样品进行每4.5kN 荷载力逐渐增加，每级荷载情况下需要观察样品的裂缝程度，并且在模板图中实时记录裂缝检测情况，随着荷载作用力的增加，当样品产生较大变形后最终会使填充墙和框架都出现一定程度的破坏，为防止对检测仪器产生的破坏程度，在样品破坏前需要及时终止测试。

2 研究结果分析

样品需要从加载过程逐渐到破产生破坏，其开裂荷载，极限荷载以及框架刚度等重要信息，具体荷载与位移之间的关系如图1所示。

图1

我们可以发现在在样品受力时存在三个重要阶段，这一框架结构有相应的刚度值和初始值。当填充墙产生第一条裂缝时，切割刚度没有产生明显的开裂现象，切割刚度是过程荷载和对角变形比值。最后极限刚度是结构极限荷载和变形。

图2为样品，从加载到出现破坏之后荷载作用力与位移的关系曲线，该曲线呈现下列特点。

图2

样品在经过荷载作用力到产生破坏需要经过三个阶段，开裂前，开裂后以及处于极限破坏过程中，如下图所示样品在开裂前从o 点到Bb 点中由于填充墙与周边框架没有实现紧密接触，因此在这一阶段存在明显的倾斜，在AB 阶段样品的在受荷载作用位点基础上会出现直线位移，主要是由于在该阶段会使框架与受载荷角点实现紧密接触，而使框架与填充墙出现弹性形变，这一形变会沿着对脚进行并产生裂缝，进而会逐渐降低荷载作用力。该图中出现第一条裂缝的点位，B 点从D 点开样品会逐渐表现为非线性，当出现第一条裂缝后填充墙会继续形成裂缝，并且裂缝逐渐延伸，宽度变大，裂缝的发展是与其尺寸裂缝的发展是与其尺寸比值具有一定的，而正方形样品中裂缝会沿对角戏演逐渐延伸，但矩形样品中填充墙为滑移裂缝。随裂缝产生会重新分布内部的作用力，由于作用力增加在基于剪切力和弯曲作用力的共同作用下在受荷载的角点位置会出现梁柱的明显裂纹，同时相邻砖之间也有显著的错动现象，在填充墙和框架构件中裂缝的存在进一步会导致样品结构刚度降低。

当荷载值接近极限值时会沿着受压对角线出现明显的填充墙裂缝，如果此时墙体是框架与墙体存在紧密接触，有效防止墙体变形，防止砌墙的框架脱落，当样品承受较大作用力之后会保留一定强度，从C 点后曲线降低在处于较低的作用力下会继续扩大变形程度，最后的曲线依赖于样品几何性能和力学性能。总而言之，对于进行样品来说，其位移与荷载作用力的曲线呈降低趋势，而对正方形样品来说具有良好的塑性，表现为在CD 段处于平缓，其位移曲线和荷载作用力在第三阶段位置会产生裂缝，相应的角部砌体和滑移也会产生变形。当梁与柱惯性矩比值显著降低时这种这种变形程度更突出，在滑移破坏时越接近载荷角点的应力部位，则会出现明显的破坏程度，随梁与柱的惯性矩比值增加会对墙体变形程度存在一定的约束性，而砌体的转动变形程度降低，通常当结构破坏模型形成前会出现墙体破坏和框架构件的剪切破坏，为能够防止样品突然破坏对于检测仪造成的损伤，需要在样品彻体破坏反正破坏之前需要停止荷载力的施加，总之对于正方形样品来说，填充墙和构件的破坏情况会在最后阶段形成严重破坏。当框架柱中存在较高的惯性矩时会形成显著裂缝，且集中在靠近荷载的框架梁上，当样品的梁柱惯性矩比例为一时，此时由于剪切破坏位置分布在荷载区中，且呈现对称分布，当框架梁惯性矩比例较大时此时剪切破坏裂缝会沿着沿着交点位置向柱位置逐渐延伸，最后这种破坏程度会随受压对角方向进行破坏，对于样品存在较大的尺寸高宽比值来说，会形成弯曲性结构破坏并沿着受拉对角线方向产生破坏，进而将出现剪切滑移破坏，出现明显的住裂缝。

3 小结

在本研究中，我们通过对24 个样品从加载到破坏进行完整实验并得出了重要结论。影响带填充墙框架受力性能的因素比较多，但本研究只针对框架的外形结构与梁柱惯性距值进行比较分析，为能够使建筑工程设计具备更广的适用性，之后还需研究人员对该问题进行深入探究。