河北省邢台市威县的房屋改框架墙体开洞

加气混凝土以其经济、利废、质轻、保温而著称,是国家倡导的一种绿色环保材料,在国外,加气混凝土的良好特性已在建筑工程领域中的应用逐步扩大,由此提高了建筑房屋的质量,加快了施工进程.多层砌体的地震破坏特征表明:由于开洞墙体洞口处的削弱[1],地震时最易发生破坏,在国外,学者采用配筋混凝土空心砌块,以及夹心砖和纤维加强等方案来提高砌体的抗震性能

[2].在国内,则采用增设钢筋混凝土立柱来提高其抗震性能[3],而对于加气混凝土砌块开洞墙体还没有进行研究.本文利用有限元软件ANSYS,对加气混凝土砌块开洞墙体采用无构造、构造柱和水平梁3种方案进行伪静力实验模拟分析,探讨此类墙体的破坏形式和内力分布规律,讨论改善墙体抗震性能的不同措施;并提出在不同竖向荷载的作用下,增强墙体抗震能力的有效方法,为此类建筑提供抗震依据.

2有限元模型及加载方式2.1墙体计算模型墙体使用加气混凝土砌块A5.0,构造柱和水平梁混凝土的强度等级为C20,利用SOLID65单元建立墙体的有限元模型,其计算模型尺寸为4.30m2.75m0.25m (长宽厚)的墙体,洞口尺寸1.5m1.5m,本文采用的3种构造措施如下:(1)无构造:洞口周围不加设任何构造措施;(2)构造柱:在洞口的两边加设截面尺寸为200mm200mm构造柱,构造柱配置412,箍筋为8@200 (如图1);

(3)水平梁:在洞口的两边加设截面尺寸为200mm200mm构造柱和下部加设截面尺寸为200mm200mm水平梁,构造柱配置412,箍筋为8@200;水平梁配置412,箍筋为8@200 (如图2).构构造造柱柱图1构造柱方案计算模型构构造造柱柱水平梁图2水平梁方案计算模型2.2有限元分析的基本假设(1)圈梁和墙体始终保持相互接触,墙体与构造柱无相对滑动;(2)加气混凝土与钢筋有良好粘结,两者无滑移,将两者的贡献结合起来,一次求得综合刚度矩阵;(3)混凝土为各向同性材料,材料具有非线性特征;

(4)通过采用Willam-warkne五参数强度来模拟混凝土的开裂与压碎破坏.2.3材料的性质加气混凝土材料参数[4]如表1.表1材料参数弹性模量E/MPa泊松比/密度/[(kg.m-3)-1]裂缝张开传递系数裂缝闭合传递系数17800.25000.350.92.4加载方式竖向荷载加至0.1MPa (0.3MPa),然后施加低周往复荷载,模拟墙体的低周反复试验时,先进行单调加载,求得弹性和塑性极限荷载分别为45kN,70kN,;然后根据单调加载设计往复加载制度,开裂前使用力的加载方式,开裂后使用位移加载方式.在ANSYS中施加荷载时,荷载步增量对收敛有较大的影响,一般在开裂前,可采用较大荷载步,临近开裂荷载时,则应尽量减小荷载增量,以保证结果收敛(收敛允许值取2%5%)稳定性和有效逼近问题的真实解,各方案的加载方式

如表2.表2加载方式竖向荷载无构造构造柱水平梁竖向荷载加至0.1MPa再施加低周反复水平荷载再施加低周反复水平荷载再施加低周反复水平荷载竖向荷载加至0.3MPa再施加低周反复水平荷载再施加低周反复水平荷载再施加低周反复水平荷载3结果分析各方案的滞回曲线,如图3图5.通过ANSYS对加气混凝土砌块开洞墙体的分析比较,可得出下列分析结果:(1)开裂荷载和开裂位移:无构造、构造柱、水平梁的开裂位移分别为1.89mm,1.89mm,2.20mm,开裂荷载分别为44kN、45kN、55kN.由此可知,水平梁方案的开裂位移和开裂荷载最大;(