无筋砌体墙抗剪强度的试验研究

无筋砌体墙抗剪强度的试验研究

0砌体墙抗剪性能的计算方法由于许多因素的影响，板结构倾斜截面的抗剪能力，以及影响因素的多样性，以及破坏时的脆弱性，引起了国内外学者的关注。近几十年来,国内外对砌体墙在不同荷载作用情况下的抗剪性能进行了大量的试验研究,虽然已得到了基于剪切破坏机理的剪摩理论与主拉应力理论、基于试验数据的统计分析法和基于计算机技术的非线性有限元分析等计算方法,但至今还未能像正截面承载力计算一样建立起一套较为完整的理论体系和计算方法。各国规范提供的抗剪承载力计算公式,大多是通过对大量的试验结果的分析,同时采用数理统计方法建立起来的。1无筋砌体墙试验结果本文收集了国内研究者进行的无筋砌体墙在低周反复荷载作用下抗剪承载力试验的数据共106个(前79片为砖砌体,后27片为砌块砌体)列于表1。所列数据的无筋砌体墙均为矩形截面,试验变化的参数主要为砌体的通缝抗剪强度、正应力、高宽比。其中,砖砌体的材料有:KP1型烧结页岩粉煤灰多孔砖,蒸压粉煤灰实心砖,灰砂砖,多孔砖,蒸压粉煤灰多孔砖。砌块砌体的材料有:轻骨料混凝土空心小型砌块,蒸压加气混凝土承重砌块。2抗剪强度计算公式的比较对收集到的试验数据,分别根据砌体结构设计规范(GB50003-2001)(以下简称《砌规》)抗剪公式(1)和建筑抗震设计规范(GB50011-2001)(以下简称《抗规》)抗剪公式(2)进行抗剪强度的计算。将试验值与计算结果的比较列于表2。从表2可以看出,对于无筋砌体墙的抗剪强度计算,《砌规》和《抗规》计算值的安全度均较高,偏于保守。当γG=1.2时,μ=0.26-0.082σ0/f;当γG=1.35时,μ=0.23-0.065σ0/f。其中α为修正系数,当γG=1.2时对砖砌体取0.6,对混凝土砌块砌体取0.64;当γG=1.35时,砖砌体取0.64,混凝土砌块砌体取0.66。σ0为竖向压应力,f为砌体抗压强度设计值。fvo为非抗震设计的砌体抗剪强度设计值。ζN为抗震抗剪强度的正应力影响系数,fvo为非抗震设计的砌体抗剪强度设计值。图1和图2显示两种规范计算的抗剪强度大致相同,并且都具有相当的安全度。其中,用《抗规》计算砖砌体结构的抗剪强度安全度略大于《砌规》公式,而用《砌规》计算砌块砌体结构的抗剪强度安全度高于《抗规》公式。3抗剪强度验算影响无筋砌体墙抗剪强度的主要因素为砌体的通缝抗剪强度、正应力、高宽比。下面将所收集到的国内研究者的试验数据分别按以上几种因素进行分析。3.1抗剪强度的测定砌体的通缝抗剪强度fv0对砌体的抗剪强度有直接影响。施工质量对砌体抗剪强度也有较大程度的影响。施工质量好,砂浆与块体的粘结能力强,灰缝中砂浆的饱满度越高,则砌体抗剪强度越高。从图3中可以看出,随着砌体的通缝抗剪强度的提高,砖砌体的抗剪强度呈上升趋势。砌块砌体的抗剪强度变化并不明显。从图4中可以看出,随着砌体通缝抗剪强度的增加,两种规范计算的砌块砌体抗剪强度安全度有下降的趋势,而计算的砖砌体抗剪强度安全度变化不大。3.2抗剪强度的测定砌体截面上作用的垂直压应力,是影响砌体抗剪强度的一重要因素。σ的大小将决定砌体的剪切破坏形态,并直接影响到砌体抗剪强度的大小。从图6中可以看出,随着垂直压应力的增加,砖砌体和砌块砌体的抗剪强度随之上升。这是因为作用在剪切面上的垂直压应力所产生的摩擦力,可减小或阻止砌体剪切面的水平滑移,因此,随着垂直压应力的增大,砌体的抗剪强度也随着提高。从图6中可以看出,随着正应力的增大,两种规范计算的砖砌体和砌块砌体抗剪强度安全度均变化不大。3.3高宽比对抗剪强度的影响砌体结构的高宽比反映了砌体的破坏形态,是砌体结构抗剪强度的主要影响因素之一。从图7可以看出,当高宽比由小增大时,砖砌体的抗剪强度呈下降趋势,这主要是由于高宽比越大,墙体受弯矩的影响就越大,破坏界面上的应力分布就越不均匀,墙体的抗剪承载力就越低。砌块砌体的抗剪强度变化不明显。从图8中可以看出,随着高宽比的增大,《砌规》计算的砌块砌体抗剪强度安全度有较为明显的下降的趋势。4墙体抗剪强度由图7可以看出,墙体的高宽比对墙体抗剪承载力是有影响的。而我国《砌规》和《抗规》对无筋墙体、网状配筋或水平配筋墙体以及组合砖墙的抗剪承载力设计公式中,均未反映墙体高宽比对其抗剪承载力的影响,这是欠妥当和不足的。因此,本文基于收集到的106片墙体,采用最小二乘法拟合得出了墙体高宽比对抗剪强度的影响系数ψ的计算公式:砖砌体:ψ=1.53-0.971n(H/B);砌块砌体:ψ=2.24-0.981n(H/B);于是,《砌规》和《抗规》计算无筋砌体的抗剪公式的基本形式变为:将式(3)所得计算的结果与106片剪切破坏墙试验结果比较,得出砖砌体的试验值与计算值之比平均为1.14,变异系数为0.24,而砌块砌体的试验值与计算值之比平均为1.12,变异系数为0.17,如图9所示。4砌体抗剪强度安全度本文收集国内学者关于低周反复荷载作用下的无筋砌体墙抗剪试验数据106个,将试验结果分别与《砌规》和《抗规》提供的抗剪强度计算公式计算结果进行分析比较,得出以下结论:⑴用《砌规》和《抗规》计算的无筋砌体墙抗剪强度大致相同,并且都具有相当的安全度。其中,用《抗规》公式计算砖砌体结构抗剪强度的安全度略大于《砌规》公式,而用《砌规公式计算砌块砌体结构的安全度高于《抗规》公式.⑵砌体的通缝抗剪强度、正应力、高宽比是影响无筋砌体墙抗剪承载力的主要因素。随着通缝抗剪强度和正应力的增大,抗剪强度呈上升趋势,而随着高宽比的增大,抗剪强度呈下降趋势。⑶随着砌体通缝抗剪强度的增加,两种规范计算的砌块砌体抗剪强度安全度有下降的趋势,随着高宽比的增大,《砌规》计算的砌块砌体抗剪强度安全度有较为明显的下降的趋势。而正应力的变化,对两种规范计算的砖