加气混凝土砌体墙的受力性能试验研究(上)

加气混凝土砌体墙的受力性能试验研究

程才渊  

（同济大学结构工程与防灾研究所）

一．前言

目前加气混凝土砌块大多用作非承重结构的围护墙和内分隔墙，而作为承重结构的应用在我国的工程实践中较少，这除了产品的生产和施工管理上的原因之外，对加气混凝土砌体的受力性能缺乏深入的研究和了解是最根本的原因。本文通过6片伊通砌体墙在垂直荷载和水平反复荷载作用下的试验，从破坏形态、强度、刚度、滞回性能、变形能力、受力过程、构造措施等方面，对伊通加气混凝土砌体墙的抗剪强度、变形能力、破坏特征等抗震性能进行了研究分析。

二．试件设计

1.试件设计

在墙片试件设计中，主要考虑了以下三个因素的影响：①垂直压应力；②构造柱；③连接形式。由于伊通砌体采用薄层砌筑法，砂浆层仅为2～3mm后，砌体墙与构造柱的连接采用2ф6钢筋的构造方法明显不合理，因此本文试验中砌体与构造柱之间采用L型镀锌连接铁件连接。

砌体墙采用强度等级为A5.0的伊通砂加气混凝土砌块、伊通专用接缝粘结剂砌筑，墙厚200mm，墙片的底梁、构造柱、圈梁混凝土强度等级为C20。具体试件设计见表1。

2.加载方案

   试验时墙片上作用有垂直荷载。水平荷载的施加分为两个阶段：裂缝出现之前，采用荷载控制，每级水平荷载增量为20kN，施加两个循环；出现裂缝后，改为位移控制，根据试验情况每次增加控制位移1~2mm，每次施加一个循环，逐级增加直至墙片破坏为止。试验装置如图1所示。

三.试验结果

1 无构造柱墙体的受力状况

1) 开裂前的小变形阶段

刚开始施加水平荷载时，砌体受力较小，砌体的应力应变关系近似按线性增长，墙片的侧向变形亦较小。卸载时，墙片的残余变形很小。在这一阶段，可以近似的认为墙片处于弹性受力阶段。

2) 开裂阶段

随着荷载的增大，墙体处于轴向压力和水平剪力共同作用下的复杂应力状态。当水平荷载达到极限荷载的60～70％以上时，墙体薄弱部位的微裂缝开始发展，一旦砌体的抗拉应变达到极限抗拉应变，墙体突然出现明显的对角斜裂缝，并伴随有明显的爆裂声。斜裂缝大部分穿过块材而很少沿灰缝发展。开裂荷载与极限荷载非常接近，一般可达到极限荷载的90％以上。

3).破坏阶段

开裂以后，一般在墙体内仅形成一条主裂缝，沿对角线方向将整个墙体分裂成两个部分，此时墙体在这一方向的承载能力达到极限状态。卸载再施加反向荷载后，先前开展的裂缝会闭合，依靠裂缝间的咬合作用和摩擦，两个契形墙体重新成为一个整体受力，直至在该方向出现主裂缝，墙体出现型交叉裂缝。此后在较小的水平荷载作用下，墙体就会滑移，墙体已丧失承载能力。

2 有构造柱墙体的受力状况

有构造柱墙体与无构造柱墙体的受力状况在开裂以后有所不同。

1) 开裂以后

  墙体出现第一条对角斜裂缝后，由于构造柱的约束作用，还可以继续承受水平荷载，裂缝宽度也较小。施加反向荷载，裂缝很快闭合，然后在反方向出现对角斜裂缝，形成型交叉裂缝。在反复荷载作用下，墙体上会形成多个交叉的型裂缝，一旦墙体的主要裂缝形成后，墙体即达到了极限承载能力状态。在这一阶段，构造柱与圈梁形成的弱框架抗侧移作用比较明显。墙体开裂后，构造柱和墙片能很好的共同工作。

图2是CZ-2墙片在试验中开始出现裂缝的情况。

2) 破坏阶段

当水平荷载达到极限荷载的90％以上时，墙体内已经形成了数条主要的交叉裂缝。在反复荷载作用下，被裂缝分割的砌块被不断的压碎，裂缝间的咬合作用越来越小。由于有构造柱的约束，墙体仍能抵抗较大的水平荷载。最后，大部分砌块都被压碎、崩落，构造柱底部出现斜裂缝，墙体的承载能力逐步下降。

 3 墙体开裂荷载、极限荷载、位移的实测值和裂缝示意图

各墙片的开裂荷载、极限荷载以及位移的实测值如表2所示，最后破坏时各墙片的裂缝如图3所示。

未完待续。