配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究.ppt

配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江省建工集团2003年12月9日研究工作报告 技术报告 综合效益分析,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,研究工作报告砌体大国粘土实心砖耗煤毁坏耕地。国家墙体材料革新与建筑节能九五计划和2010年发展规划 混凝土小砌块-替代粘土砖配筋混凝土小砌块剪力墙结构：取材广泛 施工方便 造价低廉 强度高+延性好+抗震性能,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,课题组简介,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,研究内容及成果简介 已取得研究成果从基本材料性能、基本构件性能到结构体系 抗震、建筑施工工艺全过程：1.配筋混凝土砌块砌体高层结构抗震性能研究 2.配筋砌块砌体剪力墙抗剪静动力性能研究 3.配筋砌块砌体剪力墙砌块连梁的抗震性能研究 4.砌块空腔墙体与约束配筋砌块结构的抗震性能研究 5.高强砌块灌芯砌体基本力学性能 6.混凝土砌块砌体轴压应力应变曲线试验研究 相关课题正在进行深化研究，向更高领域迈进！,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,研究内容及成果简介 1.配筋混凝土砌块砌体高层结构抗震性能研究 配筋混凝土砌块剪力墙 竖向荷载水平荷载 破坏状态 机理 主要因素对承载力影响 实际工程弹塑性地震反应时程分析,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,研究内容及成果简介 2.配筋砌块砌体剪力墙抗剪静动力性能研究 砌块强度20MPa 剪跨比大于1.0 水平钢筋和竖向钢筋 剪力墙抗剪低周反复荷载试验 竖向荷载、剪跨比、水平配筋破坏形态、强度、刚度、延性 性能、能量耗散能力 与钢筋混凝土剪力墙相近 骨架三折线抗震性能,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,研究内容及成果简介 3.配筋砌块砌体剪力墙砌块连梁的抗震性能研究 16片配筋砌块砌体剪力墙砌块连梁伪静力试验 破坏状态、承载力、变形能力、滞回曲线、刚度退化、延性 结果表明：与钢筋混凝土连梁有相似之处 三种破坏形式剪切型、弯剪型、弯曲型 破坏形式受跨高比影响较大跨高比增大剪切型弯曲型 跨高比2.0有无腹筋连梁：箍筋提高承载能力、改变破坏形式 滞回曲线：较好的抗震性能，破坏滑移。,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,研究内容及成果简介 4.砌块空腔墙体与约束配筋砌块结构的抗震性能研究 多层带构造柱空腔墙砌块房屋非线性时程分析：层间剪切模型弹塑性时程分析程序 动力响应:位移、速度、加速度、层间剪力、地震力 底层薄弱环节：构造柱数量、位置、配筋应加强 材料强度变化层间位移值增大变化幅度不应过大 多条地震波计算结果表明：满足7度区设防要求“小震不坏，大震不倒”,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,研究内容及成果简介 5.高强砌块灌芯砌体基本力学性能 附加元件27个标准件轴压试验：应力应变全过程曲线 初裂系数、极限强度、峰值应变、弹性模量 开裂荷载与极限荷载之比：未灌芯砌体74.7%灌芯率为33%44%灌芯率为66%53.5%。抗压强度计算公式、影响因素 试验装置分析全曲线条件：附加元件刚度、应力速率、表面平整度,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,研究内容及成果简介 6.混凝土砌块砌体轴压应力应变曲线试验研究 35个全部灌芯标准件抗压试验:高强混凝土砌块灌芯砌体的抗压强度 抗剪强度 应力应变曲线 弹性模量 平均强度计算公式 砌块和灌芯混凝土材料强度合理匹配,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,研究方法 1采用调研、结构试验、电算分析相结合 更准确把握技术问题的实质，减少试验工作量。2发挥我校学科齐全优势，各学科配合、联合攻关。3对于尺寸较大的试验采用模型砌块。4与开发者联合推广使用,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,实践应用配筋砌块砌体的高层结构设计,上海18层,上海18层配筋砌块住宅工程是我国首幢配筋砌体高层住宅，位于上海园南小区4街坊，该工程是一九九五年度上海市建委第一批科研项目之一，项目由上海住总（集团）总公司负责，由上海同济大学、哈尔滨工业大学等单位进行试验研究工作。工程为7度抗震设防，抗震墙采用190mm厚混凝土小型空心砌块配筋砌体。1996年工程项目进行试验研究，1998年建成。该工程填补了我国高层配筋混凝土砌块砌体建筑的空白，在工程建设期间恰逢第十一届砌体国际会议在上海召开，因此具有重大的国际影响意义。课题组成员姜洪斌作为主要参加者完成了该工程的全部试验研究工作，并做了工程施工调研工作，在此基础上提出了博士论文。,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,实践应用配筋砌块砌体的高层结构设计,阿继18层,阿继13层,大庆祥阁12层,省委办公厅16层,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,技术报告一、前言二、结构体系及其特点三、课题主要研究成果与砌块结构工程实践四、各项研究工作介绍 1.配筋混凝土砌块砌体高层结构抗震性能研究 2.配筋砌块砌体剪力墙抗剪静动力性能研究 3.配筋砌块砌体剪力墙砌块连梁的抗震性能研究 4.砌块空腔墙体与约束配筋砌块结构的抗震性能研究 5.高强砌块灌芯砌体基本力学性能 6.混凝土砌块砌体轴压应力应变曲线试验研究五、哈尔滨阿继科技园18层高层住宅配筋砌块剪力墙结构设计六、高层建筑配筋混凝土小型砌块砌体结构施工技术七、发表相关学术论文情况,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,一、前言粘土实心砖年6000多亿块、年耗煤7000万吨、毁坏大量农田耕地混凝土小型空心砌块“国家墙体材料革新与建筑节能九五计划和2010年发展 规划”、替代粘土砖、“禁实”取材广泛、施工方便、强度高、解决争地矛盾墙体材料比例美34%德39.8%日33%国外配筋砌块高层美15层、美28层、加33层。混凝土砌块结构：无筋砌体、约束配筋砌体、配筋砌体配筋率0.2%以上 1.采用芯柱体系的多层砌块结构 2.配筋砌块砌体剪力墙结构配筋砌块剪力墙结构适应了现代中、高层建筑，本课题的基本目标。1995年混凝土空心砌块建筑技术规程JGJ/T14-952001年砌体结构设计规范GB 50003-2001,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,二、结构体系及其特点 配筋砌块剪力墙：砌块竖向孔洞纵筋水平凹槽横筋芯柱混凝土 收缩已完成40不需要构造钢筋。中部配置一排纵横钢筋配筋率小得多,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,二、结构体系及其特点 特点：1不毁坏耕地、耗能较低 2节省模板用量 3外墙为复合保温 4自重轻、有利于地基处理和抗震 5施工速度快 6增加使用面积,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,三、课题主要研究成果与砌块结构工程实践砌体结构设计规范GB50003-2001 科研工作：混凝土小型空心砌块砌体基本力学性能的试验研究；配筋砌块剪力墙抗弯性能试验研究；配筋砌块剪力墙抗剪性能试验研究；配筋砌块剪力墙砌块连梁的抗震性能试验研究；混凝土砌块空腔墙抗震性能试验研究；砌块房屋墙体变形裂缝机理及防治的试验研究。中高层结构设计：阿继科技园18层配筋砌块剪力墙高层住宅（已建成，哈市先锋路）；阿继科技园13层配筋砌块剪力墙住宅（已建成，哈市先锋路）；大庆祥缘阁12层配筋砌块剪力墙住宅（已建成，大庆发展路）；省委办公厅16层集资住宅楼（建设中，哈市大成街）。,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,四、各项研究工作介绍 1、配筋混凝土砌块砌体高层结构抗震性能研究 配筋混凝土砌块剪力墙竖向荷载水平荷载：破坏状态、机理、承载力主要影响因素 弯曲墙片：高宽比1.29（18001400190）9片 剪切墙片：高宽比0.83（10001200190）10片,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,1、配筋混凝土砌块砌体高层结构抗震性能研究,弯曲墙片破坏状态,剪切墙片破坏状态,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,1、配筋混凝土砌块砌体高层结构抗震性能研究弯曲试件特征强度和位移,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,1、配筋混凝土砌块砌体高层结构抗震性能研究抗弯承载力的计算公式表达 基本假定：计算简图：平截面假定；钢筋应变与其所处的混凝土应变相同；不考虑混凝土砌体的抗拉强度；混凝土砌体的极限压应变0.003；钢筋实际应力fysfy。,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,1、配筋混凝土砌块砌体高层结构抗震性能研究弯曲试件承载力计算,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,1、配筋混凝土砌块砌体高层结构抗震性能研究弯曲试件延性系数,=,u=,随着试件所承受的竖向应力（压力）的增加，试件的延性性能是减小 提高配筋率并不能提高构件的延性性能 采用集中的配筋形式，其构件的延性性能优于平均分布配筋形式的构件 配置约束箍筋可以提高构件的延性性能,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,1、配筋混凝土砌块砌体高层结构抗震性能研究弯曲试件滞回曲线、骨架曲线和滞回耗能,弯曲试件耗能比、等效粘滞阻尼比eq,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,1、配筋混凝土砌块砌体高层结构抗震性能研究配筋砌块剪力墙抗剪承载力及恢复力特性 剪切试件特征强度和位移,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,1、配筋混凝土砌块砌体高层结构抗震性能研究抗剪承载力的影响因素 1.水平配筋率 2.轴向压应力 3.纵筋 剪切试件抗剪承载力计算,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,1、配筋混凝土砌块砌体高层结构抗震性能研究,=,u=,剪切试件延性性能,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,1、配筋混凝土砌块砌体高层结构抗震性能研究滞回曲线、骨架曲线和滞回耗能,剪切试件耗能比、等效粘滞阻尼比eq,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,1、配筋混凝土砌块砌体高层结构抗震性能研究配筋混凝土砌块住宅弹塑性地震时程反应分析,力学计算模型,恢复力模型,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,1、配筋混凝土砌块砌体高层结构抗震性能研究配筋混凝土砌块住宅弹塑性地震时程反应分析,不同设防烈度和设防水准下的输入加速度峰值(cm/s2),楼层绝对位移,层间剪力,楼层地震作用,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,1、配筋混凝土砌块砌体高层结构抗震性能研究配筋混凝土砌块住宅弹塑性地震时程反应分析,各楼层的破坏等级,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,2、配筋砌块砌体剪力墙抗剪静动力性能研究高强砌块配筋砌体剪力墙抗剪性能试验 试验参数确定如下：(1)正应力：1.0 MPa，1.4 MPa，1.8 MPa；(2)剪跨比：=1.06，=1.22，=1.44,试验参数表(7个试件),配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,2、配筋砌块砌体剪力墙抗剪静动力性能研究,破坏形态,试验装置图,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,2、配筋砌块砌体剪力墙抗剪静动力性能研究 破坏过程可以得出如下结论：(1)正应力增加：斜截面承载力提高，脆性性能增强，斜裂缝宽度加大；(2)剪跨比起控制作用：小斜压破坏，适中剪压破坏，大斜拉破坏；(3)芯柱混凝土与砌块粘结良好；(4)墙片均发生剪切破坏，破坏时水平钢筋达到屈服。(5)墙片斜裂缝贯通后反向加载，裂缝闭合。(6)墙片破坏时，纵筋未屈服(7)水平钢筋和竖向钢筋虽然明显改善了墙片的脆性性质。,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,2、配筋砌块砌体剪力墙抗剪静动力性能研究斜截面抗剪承载力分析及建议公式 水平钢筋的利用系数 剪跨比的影响 纵向钢筋上限值定为水平钢筋的作用。建议公式与71片试验值吻合良好。,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,2、配筋砌块砌体剪力墙抗剪静动力性能研究砌块砌体剪力墙抗剪性能非线性分析 美国ANSYS有限元通用程序扩大参数：得到P-曲线，与试验结果差值在10%以内 ANSYS通用程序非线性有限元分析基本反映应力、应变和强度。扩大参数分析6剪跨比、4水平配筋率、3纵向配筋率组合42个墙片 当剪跨比超过1.53弯曲破坏 剪跨比小于1.53弯曲、剪切 剪跨比等于1.53弯曲、剪切破坏分界限。,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,3、配筋砌块砌体剪力墙砌块连梁的抗震性能研究配筋砌块砌体剪力墙砌块连梁的伪静力试验（国内首次）5种跨高比、3种配箍率、2种配筋率，16个试件伪静力试验,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,3、配筋砌块砌体剪力墙砌块连梁的抗震性能研究试验过程及破坏机理分析,a)剪切型(MLL-7-A)b)弯曲剪切型(MLL-1-A)c)弯曲型(MLL-4-B)典型破坏形式,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,3、配筋砌块砌体剪力墙砌块连梁的抗震性能研究试验结果一览表,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,3、配筋砌块砌体剪力墙砌块连梁的抗震性能研究 配筋砌块砌体剪力墙砌块连梁的伪静力试验结论：（1）跨高比、配箍率是主要因素 跨高比增加剪切型弯曲型 箍筋改变破坏性质，延缓刚度退化（2）材料组合特点，裂缝灰缝方向（3）合理配筋滞回性能良好（4）骨架曲线、等效粘滞阻尼比提供了数据,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,3、配筋砌块砌体剪力墙砌块连梁的抗震性能研究配筋砌块开洞剪力墙的抗震性能 三片开洞墙连梁与MLL-1-A（B）相同 目的连梁受墙肢刚度影响,开洞墙片试验参数,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,3、配筋砌块砌体剪力墙砌块连梁的抗震性能研究配筋砌块开洞剪力墙的抗震性能,试验加荷装置,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,3、配筋砌块砌体剪力墙砌块连梁的抗震性能研究配筋砌块开洞剪力墙的抗震性能,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,3、配筋砌块砌体剪力墙砌块连梁的抗震性能研究配筋砌块开洞剪力墙的抗震性能,开洞剪力墙的试验结果,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,3、配筋砌块砌体剪力墙砌块连梁的抗震性能研究配筋砌块开洞剪力墙的抗震性能,裂缝分布,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,3、配筋砌块砌体剪力墙砌块连梁的抗震性能研究配筋砌块开洞剪力墙的抗震性能 结论：（1）连梁首出裂缝，其次墙肢水平裂缝，最终连梁两端塑性铰 裂而不倒强墙肢弱连梁（2）整体性好，墙肢与连梁共同工作（3）首次实测刚域：刚域范围为钢筋混凝土剪力墙的1/2（4）实测位移：水平荷载较低剪切型，较大弯剪型 弹性内力分析剪切型 弹塑性分析弯剪型（5）延性很好。（6）墙肢约束对连梁破坏模式影响不大。,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,3、配筋砌块砌体剪力墙砌块连梁的抗震性能研究配筋砌块砌体剪力墙砌块连梁受力性能非线性有限元分析（1）采用ANSYS单元库中的SOLID65单元，建立有限元分析模型（2）有限元参数分析跨高比 跨高比加大：剪切型破坏向弯曲型过渡 纵筋率加大：连梁承载力提高（3）有限元分析结果表明：在正常配筋情况下 跨高比大于3.0，均发生弯曲破坏；跨高比小于2.0，发生剪切型破坏；跨高比2.03.0之间，发生弯剪型破坏；（4）随剪压比的加大，剪箍比的提高，连梁多发生剪切型破坏。,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,3、配筋砌块砌体剪力墙砌块连梁的抗震性能研究配筋砌块砌体剪力墙砌块连梁的抗剪承载力,特点：1)考虑跨高比对承载力影响；2)考虑水平钢筋（分布纵筋）和竖向钢筋（箍筋）对承载力的贡献3)公式表达比较简洁,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,4、砌块空腔墙体与约束配筋砌块结构的抗震性能研究混凝土小型空心砌块空腔墙体的抗震性能试验研究 砌块结构保温内外叶拉结、复合夹心 六片低周反复荷载下的恢复力试验。半包构造柱、芯柱砌块空腔墙体：破坏形态、滞回性能、刚度、刚度退化、延性、耗能能力、两叶墙协同工作性能 四个参数：1)竖向压应力0.5N/mm2、0.6N/mm2 2)高宽比0.875、0.75 3)有、无洞口洞口尺寸800600、800400 4)试件边框情况半包构造柱、芯柱,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,4、砌块空腔墙体与约束配筋砌块结构的抗震性能研究混凝土小型空心砌块空腔墙体的抗震性能试验研究,试件一览表,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,4、砌块空腔墙体与约束配筋砌块结构的抗震性能研究混凝土小型空心砌块空腔墙体的抗震性能试验研究,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,4、砌块空腔墙体与约束配筋砌块结构的抗震性能研究混凝土小型空心砌块空腔墙体的抗震性能试验研究,a)墙片XQK-1内叶 b)墙片XQK-1外叶,c)墙片XQK-2内叶 d)墙片XQK-2外叶墙片破坏照片,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,4、砌块空腔墙体与约束配筋砌块结构的抗震性能研究试件的承载能力及变形能力,墙片的特征强度与位移,墙片的剪切角,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,4、砌块空腔墙体与约束配筋砌块结构的抗震性能研究开裂荷载的计算 开裂荷载分为两部分组成：内叶墙开裂荷载；外叶墙开裂荷载 开裂荷载的计算公式为：,开裂荷载的比较,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,4、砌块空腔墙体与约束配筋砌块结构的抗震性能研究极限荷载的计算 抗侧承载力：,极限荷载的比较,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,4、砌块空腔墙体与约束配筋砌块结构的抗震性能研究带构造柱与带芯柱砌块墙体的抗震性能比较与受力分析 施工及材料使用对比：1.构造柱混凝土浇注易控制，钢筋易定位；2.芯柱截面积较小，混凝土坍落度大，易干缩，会削弱芯柱连接作用；3.构造柱施工集中，内部钢筋含量未增加；4.芯柱位置设置灵活，施工不需模板；5.构造柱保温性能差（半包构造柱的空腔墙不存在此问题）；6.南方地区为提高隔热效果，采用双排孔砌块，无法注芯，改构造柱优势,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,4、砌块空腔墙体与约束配筋砌块结构的抗震性能研究带构造柱与带芯柱砌块墙体抗震性能的对比分析 试验、文献100多片试验数据与素墙片对比：,结论：1）构造柱、圈梁弱框架，抵抗弯矩作用，抗裂、抗倒塌能力提高。2）承载、变形能力两端构造柱大于两端芯柱。3）芯柱作用混凝土斜截面抗剪、钢筋销键作用。4）芯柱数量较少初裂作用不大 接近或达到极限荷载后，优势才表现明显。5）抗剪承载力芯柱数量、位置中间作用大于两侧。6）构造柱-芯柱体系墙体两侧设置构造柱，中间部位设置芯柱：发挥各自特点，更有效提高承载能力变形能力，加强震性能。,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,4、砌块空腔墙体与约束配筋砌块结构的抗震性能研究多层混凝土砌块空腔墙结构的弹塑性地震反应分析,恢复力模型,求解第一类拐点示意图,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,4、砌块空腔墙体与约束配筋砌块结构的抗震性能研究多层混凝土砌块空腔墙结构的弹塑性地震反应分析 算例分析：7层混凝土小型空心砌块砌体结构，构造柱、圈梁抗震构造措施，满足建筑抗震设计规范对7度设防要求 外纵墙、山墙为空腔墙；横墙、内纵墙为190mm厚混凝土砌块 隔墙为90mm厚混凝土砌块；横墙承重。场地土类型类,近震。,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,4、砌块空腔墙体与约束配筋砌块结构的抗震性能研究多层混凝土砌块空腔墙结构的弹塑性地震反应分析计算结果及分析,房屋的计算参数,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,4、砌块空腔墙体与约束配筋砌块结构的抗震性能研究多层混凝土砌块空腔墙结构的弹塑性地震反应分析计算结果及分析,房屋横向的最大动力反应,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,4、砌块空腔墙体与约束配筋砌块结构的抗震性能研究多层混凝土砌块空腔墙结构的弹塑性地震反应分析计算结果及分析,房屋的层间位移角与整体位移角,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,4、砌块空腔墙体与约束配筋砌块结构的抗震性能研究多层混凝土砌块空腔墙结构的弹塑性地震反应分析 结论：35 gal7度小震，弹性阶段，各层未开裂，完好状态。100gal7度中震，不同地震波反应不同：EL-CENTRO波、天津波弹性阶段，各层未开裂；TAFT波、人工波底部产生裂缝，各层剪力未达极限值 210gal7度罕遇，位移大大增加，底几层破坏严重，进入下降段，顶层完好。仍能保持“裂而不倒”状态。弹性、弹塑性阶段，不同地震波反应不同。四层砂浆强度降低,结构刚度减小,层间位移增加。随地震波加速度幅值增大，表现出典型的剪切变形形状。底层破坏程度严重，是重点楼层。顶部两层表现良好，均未出现裂缝。层间剪力底层最大，逐渐减少，顶层最小。,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,4、砌块空腔墙体与约束配筋砌块结构的抗震性能研究结论 1.采用层间剪切模型编制多层混凝土砌块空腔墙结构弹塑性 时程分析程序，得到结构动力响应位移、速度、加速 度、层间剪力、地震力等。2.楼层质量分布均匀，底层是薄弱环节，是抗震设计重点，构造柱设置数量、位置及配筋应加强。材料强度变化幅度 不应过大。3.多条地震波计算表明，七层带构造柱空腔墙砌块结构满足7度区设防规定,具有良好的抗震性能，可以达到“小震不坏，大震不倒”目标。,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,5、高强砌块灌芯砌体基本力学性能 配筋砌块砌体剪力墙受力性能与灌芯砌体力学性能紧密相关，抗弯、抗剪承载力一定程度上取决于砌块砌体的抗压、抗剪强度 砌体结构设计规范增加MU20砌体强度指标计算，但需要试验资料验证 规范管理组委托，强度大于20MPa灌芯砌体基本力学性能试验,试块规格图,试件规格图,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,5、高强砌块灌芯砌体基本力学性能,试验参数表,抗压试验装置图,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,5、高强砌块灌芯砌体基本力学性能,抗压试件试验结果,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,5、高强砌块灌芯砌体基本力学性能抗压强度计算公式,抗压强度公式:广西建科院：砌体结构设计规范：James Colville:砌体结构设计规范：建议公式:,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,5、高强砌块灌芯砌体基本力学性能通缝抗剪强度试验,剪切试验装置图,抗剪试件破坏形态,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,5、高强砌块灌芯砌体基本力学性能通缝抗剪强度公式,砌体结构设计规范：本文抗剪强度公式：其中1：其中 2：,本文抗剪强度公式与试验结果符合较好，表达的意义明确,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,5、高强砌块灌芯砌体基本力学性能,抗剪试验结果和公式计算值比较,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,5、高强砌块灌芯砌体基本力学性能弹性模量,单排孔且对孔砌筑的混凝土砌块灌孔砌体的弹性模量：,模量试验值和公式计算值比较,规范计算的填芯砌体的弹性模量偏小,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,6、混凝土砌块砌体轴压应力应变曲线试验研究,国内砌块砌体单轴的应力应变全过程曲线研究缺乏，一般都没作到峰值应力后的力学性能研究，本文试验研究具有基础性研究重要意义。试验时采用了附加刚度大的元件来提高刚度,型 型 型 试件型号,试验装置,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,6、混凝土砌块砌体轴压应力应变曲线试验研究,试件基本参数表,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,6、混凝土砌块砌体轴压应力应变曲线试验研究,试验结果应力应变曲线,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,6、混凝土砌块砌体轴压应力应变曲线试验研究,试验结果应力应变曲线,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,6、混凝土砌块砌体轴压应力应变曲线试验研究,试验结果应力应变曲线,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,6、混凝土砌块砌体轴压应力应变曲线试验研究,试验结果应力应变曲线,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,6、混凝土砌块砌体轴压应力应变曲线试验研究,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,6、混凝土砌块砌体轴压应力应变曲线试验研究 小结 通过增设附加元件，进行单轴受压试验：1.增设附加刚度元件组合系统装置，测出应力应变全过程曲线、初裂系数、极限强度、峰值应变、弹性模量。2.灌芯砌块砌体裂缝出现块体上，多而细，芯柱纵向裂缝，调整作用 改善砌体受压破坏脆性性质。3.试验表明，第一批裂缝的出现与是否灌芯有区别。开裂荷载与极限荷载之比:未灌芯砌体61%；全灌芯砌体75%；灌芯率33%44%；灌芯率66%54%。4.提出砌块砌体抗压强度计算公式 5.试验装置分析，影响实现全曲线主要因素,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,五、哈尔滨阿继科技园18层高层住宅配筋砌块剪力墙结构设计工程概况 阿继A、B栋高层住宅：地下1层、地上18层，总高62.5m 总建筑面积28483 标准层（6层）起为双塔式结构。15层商用大空间现浇钢混框剪结构 6层现浇钢混剪力墙结构 718层配筋砌块剪力墙结构 最大开间8.4m9.0m 预应力楼板厚180mm200mm。承重砌块全注芯，内墙190mm，外墙保温复合墙内叶墙190mm承重 外叶墙90 mm围护 中间填充80mm厚苯板,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,五、哈尔滨阿继科技园18层高层住宅配筋砌块剪力墙结构设计,配筋砌体的材料强度,配筋砌块墙体中的钢筋用量,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,五、哈尔滨阿继科技园18层高层住宅配筋砌块剪力墙结构设计结构内力分析与构件计算 采用了中国建筑科学研究院开发的结构空间有限元分析软件SATWE计算模型地下1层6层的结构布置按实际情况输入 718层配筋混凝土砌块剪力墙刚度相等折算钢混剪力墙 折算剪力墙厚度bcEmbm/Ec 重量缺损用恒荷载补齐 其他按相应规范取值。截面设计按照砌体结构设计规范GB 50003-2001中的规定 正截面承载力、斜截面承载力的计算竖向、水平钢筋 构造要求连梁 落地洞口处钢筋混凝土连梁混凝土结构设计规范 窗洞间钢混、配筋砌块组合连梁配筋砌块砌体剪力墙连梁配筋计算程序利用SATWA输出数据进行配筋砌块剪力墙和连梁配筋计算,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,五、哈尔滨阿继科技园18层高层住宅配筋砌块剪力墙结构设计结构的细节设计问题 需要符合砌块的模数：建筑、设备专业积极协调 管线穿墙：尽量安排在圈梁处通过预埋钢套管 窗洞口连梁：组合连梁，窗台板作为连梁的顶部 转换层刚度：剪力墙设结构洞、层高调整,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,五、哈尔滨阿继科技园18层高层住宅配筋砌块剪力墙结构设计结构超高采取的措施 阿继科技园A、B栋高层住宅总高超砌体结构设计规范 6度区最大高度54m 采取一系列加强措施，通过了由质量监督部门组织的专家论证会具体措施如下：（1）现浇预应力混凝土楼盖，提高整体性、刚度，协调水平变形、楼盖承载力（2）砌块墙体配筋率均大于规范加强部位配筋率0.13%的要求。墙端3倍墙厚范围318或316，满足312的加强要求。（3）剪力墙布置“井”形，四角弧形砼剪力墙、较好抗扭性能、整体刚度。平面布置基本对称、竖向刚度无突变、构造措施有效延性，符合规范对承载力、层间抗侧刚度、变形控制、构造方面要求。（4）设400mm圈梁，顶层提高到720mm，加强了结构的整体性与抗震性。,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,五、哈尔滨阿继科技园18层高层住宅配筋砌块剪力墙结构设计结构超高采取的措施（5）采用时程分析程序进行多遇地震下结构地震反应分析。该分析程序为科研课题研究成果。程序输入EL-CENTRO波、TAFT波及人工波 7度多遇地震加速度峰值35cm/s2 计算结果：不同地震波作用下，各层没有出现破坏。层间位移最大值于第5层，小于层高的1/800,间位移包络图 绝对位移包络图 Y方向EL-CENTRO波作用下层,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,五、哈尔滨阿继科技园18层高层住宅配筋砌块剪力墙结构设计结论 哈尔滨阿继科技园A、B栋高层为配筋砌体结构推广应用进行有益尝试。配筋砌块剪力墙结构改变了无筋砌体强度低、延性差的缺点。通过精心设计与施工可达到与钢筋混凝土结构类似的受力性能。,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,六、高层建筑配筋混凝土小型砌块砌体结构施工技术工艺流程,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,六、高层建筑配筋混凝土小型砌块砌体结构施工技术施工要点 1.砌块砌筑：配筋横肋开槽建筑模数多种规格 排列（排列图）孔对孔、肋对肋、错缝搭接 底皮砌块带清扫孔 砌筑砂浆保水性、稠度 2.钢筋施工:水平钢筋施工与砌墙交叉作业、垂直筋楼面搭接 3.灌芯施工:灌芯混凝土流动性好、强度高、不离析 4.配合水、电施工:开关、插座、电管、防雷接地系统 5.其他：脚手架施工、质量标准、机具设备、劳动力组织和安全施工,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,七、发表相关学术论文情况（近期发表的相关文章）姜洪斌，唐岱新配筋混凝土小砌块剪力墙承载力试验研究哈尔滨工业大学学报，2001(3)翟希梅，唐岱新多层混凝土空心砌块空腔墙结构的弹塑性地震反应分析哈尔滨工业大学学报，已收录翟希梅，姜洪斌，唐岱新，潘景龙哈尔滨阿继科技园18层配筋砌块剪力墙高层设计哈尔滨工业大学学报，已收录姜洪斌，翟希梅，王凤来配筋混凝土小砌块剪力墙的设计应用低温建筑技术，2003(1)：2526姜洪斌，王凤来，翟希梅混凝土砌块砌体基本力学性能的试验研究低温建筑技术，已收录，待发表翟希梅，唐岱新混凝土小型空心砌块空腔墙体的恢复力试验研究哈尔滨建筑大学学报，2001，34（6）：2631翟希梅，唐岱新，张玉红控制缝对砌块建筑抗震性能影响与分析低温建筑技术，2001(4)：1618翟希梅，唐岱新带构造柱与带芯柱砌块墙体的抗震性能比较与分析建筑结构，定于2003年5月发表田玉滨、唐岱新配筋砌块墙体连梁承载能力的试验研究低温建筑技术，2002(2)：2021田玉滨、唐岱新模型砌块剪力墙连梁伪静力试验方案的研究建筑砌块与砌块建筑，2002(2)：2021田玉滨、唐岱新配筋砌块砌体剪力墙连梁抗震性能的试验研究建筑结构学报，2002(2)：2021田玉滨、唐岱新配筋砌块开洞剪力墙抗震性能的试验研究哈尔滨建筑大学学报，2002(2)：2021全成华，唐岱新高强砌块配筋砌体剪力墙抗剪性能试验研究建筑结构学报，2002(2)：7982全成华，唐岱新配筋砌块砌体剪力墙抗剪性非线性分析低温建筑技术，2002(4)：4950张云杰，唐岱新砌块砌体应力应变全曲线试验研究低温建筑技术，2002(2)：1819,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,八、综合效益分析 建筑业国民经济支柱产业 1998年建筑业增加值占国内生产总值7.1%建筑业总产值约是固定资产投资总额2/3 混凝土小型空心砌块不毁耕地、能耗低（砖900大卡，砌块 429大卡）配筋砌块砌体混凝土空心砌块、专用砂浆、注芯混凝土 设计水平和竖向钢筋和构造钢筋承重结构 改变无筋砌体强度低、延性差 具有钢筋混凝土结构类似受力性能和应用范围 预制装配整体式混凝土剪力墙结构施工不需要模板和大型吊装机具 施工程序少，降低工程造价。构造含钢率较钢筋混凝土低得多，约为其50 节省近50钢筋用量（砌块砌体收缩少得多）相比降低造价1025、节省钢材3050、工期缩短13以上 哈尔滨阿继18层用钢量节省57，土建造价降低12，每层3天 哈市每年100万平方米，每平米成本节约10，即100元 则100万平方米节约成本一亿元。,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,配筋砌块剪力墙结构在高层建筑中的应用研究,报告结束！,