水泥聚苯模壳格构式混凝土填充墙振动台试验研究

唐柏赞 李小军 陈 苏（中国地震局地球物理研究所，北京 100081）

水泥聚苯模壳格构式混凝土填充墙振动台试验研究

唐柏赞 李小军 陈 苏
（中国地震局地球物理研究所，北京 100081）

为了适应城市建筑和节土、节能、维持自然生态环境的可持续发展，目前正在开展墙体材料改革。我国近年来从国外引进一种集承重、保温、隔热、阻燃和环保于一体的新型墙体——水泥聚苯模壳格构式混凝土墙体。水泥聚苯模壳格构式混凝土墙体是以水泥、粉煤灰、聚苯颗粒、水和其他掺和料为主要原料，经过专业化机械设备拌合制造成带有横向、纵向交错孔槽的板材，在其孔槽内可以布置拉结筋，经灌注免振捣自密实混凝土后形成格构式混凝土墙体。这种墙体具有良好的应用前景，为其推广提供科学依据，通过模拟地震振动台试验，对4片水泥聚苯模壳格构式混凝土墙体进行了研究。

为研究墙体高宽比和墙体开洞对抗震性能的影响，对4片墙体进行了设置：墙体1与墙体2高宽比均为1.00；墙体3与墙体4布设了门窗，墙肢高宽比分别为2.00、2.57。另外，墙体1的水平拉结筋贯通，墙体2的水平拉结筋未贯通，两者的布置方式不同；墙体3与墙体4开有门窗洞口，在洞口左侧竖向钢筋隔一布置，洞口右侧逐一布置，左右两侧配筋的数量有差异。为研究墙体在不同地震动、不同地震动强度作用下的地震反应，沿墙体高度在格构梁、柱相应位置处布置钢筋应变片。模拟地震振动台输入的地震动加速度时程曲线选取了有代表性的地震记录：Taft地震动、El-Centro地震动和Wo long地震动。地震动分别沿水平两个方向输入，输入峰值加速度以0.1g为公差。试验进程分为3个阶段：模壳弹性阶段、模壳开裂阶段和最后破坏阶段。

（1）弹性阶段：输入地震动峰值加速度为0.15g时，格构混凝土填充墙未出现任何裂缝，墙体处于弹性状态；

（2）开裂阶段：输入峰值加速度为0.2g时，4片墙体均有轻微竖向和斜裂缝产生，墙体测点的钢筋受拉应变值较小（不及75 με），随着输入地震动峰值加速度增大，模壳开始出现裂缝，钢筋应变值陡然增加。输入Wo long地震动峰值加速为0.4g时，墙体1和墙体2的原有斜裂缝向周边延伸，裂缝宽度加大，表明高宽比较小（＜2）的墙肢破坏形态以剪切型为主；

（3）破坏阶段：在0.75g Wo long地震动作用下，墙体测点的应变值达到最大值，只有少量测点的最大应变值发生在1.0g。当输入Wo long地震动峰值加速度为0.9g时，墙体3和墙体4的洞口下方水平、竖向以及斜裂缝增加并扩展，但模壳没有从墙体脱落，表明高宽比较大（≥2）的格构混凝土墙肢破坏形态为弯剪型破坏。

为考虑水平拉结布置方式的影响，通过对比墙体1和墙体2钢筋的测点应变值可以发现，较之墙体2水平拉结筋不贯通，墙体1的水平拉结筋采用贯通的方式，钢筋应变值减小幅度约55%，减小幅值约165 με，出现在墙体2的测点8。通过对比墙体3与墙体4钢筋的测点应变值可以发现，竖向钢筋较多的右侧墙肢测点应变值小于左侧墙肢，最大减小幅度约83%。除个别测点异常外，4片墙体钢筋的最大应变值（约600 με）远小于钢筋屈服应变值（2000 με）。表明格构混凝土墙体设置水平贯通拉结筋和增加竖向配筋能提高墙体的抗震承载力，是一种有效的抗震构造措施。

试验结果表明，水泥聚苯模壳格构式混凝土填充墙具有良好的抗震性能。