不同连接方式砌体填充墙钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

建筑结构学报 Journal of Building Structures 文章编号： 1000-6869（ 2014） 03-0060-08
第 35 卷 第 3 期 2014 年 3 月 Vol. 35 No. 3 Mar． 2014
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不同连接方式砌体填充墙钢筋混凝土框架 抗震性能试验研究
蒋欢军1 ，毛俊杰2 ，刘小娟1 （ 1． 同济大学 土木工程防灾国家重点实验室，上海 200092； 2． 中海地产集团有限公司（ 西部区） ，重庆 401121）
基金项目： 国家自然科学基金项目（ 91315301） ，中央高校基本科研业务费专项资金资助项目。 作者简介： 蒋欢军（ 1973— ） ，男，浙江诸暨人，工学博士，教授。E-mail： jhj73@ tongji. edu. cn 通信作者： 毛俊杰（ 1988— ） ，男，四川资阳人，工学硕士。E-mail： cqmaojj@ cohl. com 收稿日期： 2013 年 9 月
摘要： 填充墙的构造形式对框架结构的抗震性能影响较大。试验设计了 7 榀足尺的单层单跨钢筋混凝土框架，其中 6 榀为 带加气混凝土砌块填充墙框架，1 榀为空框架，对其进行低周反复荷载作用下的抗震性能试验。填充墙与框架的连接方式 采用柔性连接和刚性连接两种。柔性连接填充墙的变化参数主要包括构造柱的构造形式和数量、框架柱中拉结筋的设置 与否和填充墙上设置竖向缝的数量。分析了不同填充墙构造形式框架的破坏特征、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、位移延 性系数、刚度退化、耗能能力。结果表明： 柔性连接填充墙框架的抗震性能介于刚性连接填充墙框架和空框架之间； 对于柔 性连接填充墙框架，填充墙的构造措施对框架结构的抗震性能有一定的影响，但影响不大。 关键词： 砌体填充墙钢筋混凝土框架； 连接构造； 拟静力试验； 抗震性能 中图分类号： TU375. 4 TU317. 1 文献标志码： A
1. 1 试件设计与制作 试验设计并制作了 7 榀足尺的单层单跨钢筋混
凝土框架试件，其中 6 榀为带加气混凝土砌块填充 墙的框架，1 榀为空框架，各试件框架部分的设计完 全相同。各试件的设计参数如表 1 所示，其中空框架 BF 和刚性连接填充墙 AFKJ1 为对比试件。空框架 试件 BF 的几何尺寸和配筋如图 1 所示。框架柱截 面尺 寸 采 用 400 mm × 400 mm，梁 截 面 尺 寸 采 用 250 mm × 450 mm，混凝土保护层厚度 25 mm，框架顶 部水平加载点位置距地梁顶面为 3 400 mm。试件按 现行建筑抗震设计规范“强柱弱梁”的原则进行截面 配筋计算和设计，以保证框架的梁铰破坏机制，梁柱 节点处的箍筋沿柱贯通布置。框架混凝土的设计强 度等级为 C30，纵向受力钢筋采用 HＲB400 级钢筋， 箍筋采用 HPB300 级钢筋。柱的设计轴压比为 0. 21， 实际施加的轴压力为 600 kN。
AFKJ2I3Βιβλιοθήκη 0—AFKJ3
II 3
AFKJ4 柔性 II 2
0 2 墙体两端
700
— 435（ 6）
AFKJ5 连接 II 2
0
—
AFKJ6
II 2
墙体中部
3
700
和两端
435（ 6）
图 1 试件 BF 几何尺寸及配筋 Fig． 1 Dimensions and steel reinforcement of BF
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填充墙与框架的连接采用刚性连接和柔性连接 两种。柔性连接试件的主要设计参数有： 框架柱与 填充墙之间拉结筋的设置、构造柱的类型和数量、填 充墙设置竖缝的数量。试件 AFKJ4 与试件 AFKJ6 的 框架柱与填 充 墙 之 间 设 有 拉 结 筋，其 余 柔 性 连 接 填 充墙框架试件均未设置拉结筋。试件 AFKJ6 在填充 墙的两端及 中 部 均 设 有 竖 缝，其 余 柔 性 连 接 填 充 墙 框架试件仅在墙体两端设有竖缝。柔性连接的构造 方式根据建筑标准设计图集 10SG614-2 设计［14］，预 留缝采用模塑聚苯板填充，详细构造见图 2。试验共 设计了 3 种类型的构造柱，其几何尺寸及配筋如图 3 所示。I 型构造柱为带凹槽块型组配块，砌体两侧开 口槽宽 100 mm，每侧深度 40 mm，各配纵筋 2 10， 拉筋为 6 @ 200 /400 （ 柱底 部 和 顶 部 400 mm 高 加 密，上下各 3 道拉结筋网加密） 。II 型构造柱截面尺 寸为 100 mm × 200 mm，配纵筋 4 10。Ⅲ型构造柱 为普通钢 筋 混 凝 土 构 造 柱，截 面 尺 寸 为 200 mm × 200 mm，仅用于刚性连接的带填充墙框架试件。图 4 为各填充 墙 框 架 试 件 的 几 何 尺 寸 和 填 充 墙 的 组 成 方式。
目前，已有 的 研 究 主 要 针 对 刚 性 连 接 填 充 墙 框 架结构，而对 柔 性 连 接 填 充 墙 框 架 结 构 以 及 不 同 连 接方式填充墙框架结构抗震性能对比的研究很少。 近年来，加气 混 凝 土 砌 块 作 为 一 种 新 型 的 填 充 墙 材 料在建筑中 得 到 广 泛 应 用，但 对 加 气 混 凝 土 砌 块 填 充墙框架 结 构 抗 震 性 能 的 研 究 也 很 少。 为 此，本 文 对采用不同连接方式的加气混凝土砌块填充墙钢筋 混凝土框架结构的抗震性能进行试验研究，完成 6 榀足尺带加气混凝土砌块填充墙的钢筋混凝土框架 和 1 榀足尺空框架试件在低周反复荷载作用下的对 比试验，分析 填 充 墙 的 构 造 方 式 对 框 架 结 构 抗 震 性 能的影响。
根据填充墙的结构功能目标，可将其分为两类： 一类为刚性 连 接 填 充 墙 框 架 结 构，即 填 充 墙 作 为 整 体结构抗震 的 第 一 道 防 线，与 周 边 框 架 进 行 可 靠 连 接，并沿结构竖向连续布置； 另一类为柔性连接填充 墙框架结构，即 填 充 墙 与 框 架 柱 之 间 预 留 足 够 的 缝 宽，通过合理的构造措施保证整体变形能力，确保主 体结构的受力行为符合简化设计计算的精度要求， 同时，使非结构构件具有预备参与工作的功能。
表 1 试件设计参数 Table 1 Design parameters of specimens
试件 连接 构造柱 填充墙中的竖缝
拉结筋
编号 类型 类型 数量 数量 位置 长度 / mm 间距 / mm
BF 空框架 — — —
—
—
—
刚性
AFKJ1
III 1 —
连接
— 700 /1 000 650（ 6）
虽然填充 墙 对 框 架 结 构 的 不 利 影 响 受 到 关 注， 但要在抗震设计中准确评估填充墙与主体结构的相 互作用却 较 为 困 难。 且 由 于 建 筑 功 能 的 需 要，填 充 墙在平面布置和竖向布置时不可避免地出现一定程 度的不规 则。 因 此，为 了 减 小 填 充 墙 与 框 架 结 构 的 相互作用，GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》［12］ 和 GB 50367—2006《砌体结构设计规范》［13］均建 议 在填充墙与框架之间采用柔性连接或彼此脱开。
Experimental study on seismic performance of masonry infilled ＲC frame with different types of connections
JIANG Huanjun1 ，MAO Junjie2 ，LIU Xiaojuan1 （ 1． State Key Laboratory of Disaster Ｒeduction in Civil Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，China；
2． China Overseas Property Group Co．，Ltd （ West China） ，Chongqing 401121，China）
Abstract： The constructional details of infilling walls have significant effects on the seismic performance of ＲC frames． In this study，seven full-scale，one-bay and one-story ＲC frame specimens，including one bare frame without infilling walls and six infilled frames，where five infilling masonry walls were with flexible connections and one with rigid connection，were tested under low-cycle reversed loads． For the specimens with flexible connections，the variable parameters were the type and amount of constructional column，the existence of tie steel bars in the columns，and the amount of vertical slit set in the infilling wall． Based on the test results，the damage behavior，the force-displacement hysteretic curves and skeleton curves，displacement ductility，stiffness degradation，and energy-dissipation capacity of the specimens were analyzed． The following conclusions can be drawn： the seismic performance of the masonry wall infilled ＲC frame with flexible connections is between that of the bare frame and the masonry wall infilled ＲC frame with rigid connections； for the infilled frame with flexible connections，the constructional details of the infilling wall have insignificant effects on the seismic performance of the ＲC frame． Keywords： masonry infilled ＲC frame； connection detail； quasi-static test； seismic performance