砌块组合墙体的拟动力试验方法及抗震性能分析

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砌块组合墙体系采用封底砌块作为主要墙体材料,周边和内部设置钢筋混凝土约束梁柱的一种新型承重墙体单元。混凝土约束梁、柱与砌块之间的约束作用,使得墙体具有良好的抗震性能。拟动力试验是研究结构或构件抗震性能的一种试验技术,它将地震作用离散为一组以时间间隔的地震加速度波形,通过计算机求解结构动力运动方程计算其动力反应,应用加载设备帮助结构完成在地震作用下的模拟振动。 该方法吸收了伪静力试验和振动台试验两种试验方法的优点,同时吸收了结构理论分析和计算的优点。结构拟动力试验将计算与试验巧妙地结合起来,既克服了振动台试验中的台面尺寸和台座承载能力限制的问题,又避免了计算机模拟中需要假设恢复力特性的问题。它可以模拟大型复杂结构的地震反应,自开发成功以来,在抗震试验方面得到了广泛的应用,它已成为工程结构抗震研究中强有力的工具。 在拟动力试验过程中,由于砌块组合墙体自身刚度较大,位移反应小,实验室中的位移控制分辨率远大于刚度较大的砌体组合墙体拟动力试验的容许位移误差。因此采用力控制的加载方式,而普通伺服作动器难以满足加载力要求,故常采用千斤顶加载。但这样会造成每步加载耗时较长;并且墙体的固有频率较高,要求积分步长选取不宜过大,否则会造成积分步数过多,每步引入的误差累积严重,导致试验结果发散,试验失败。有效的抑止试验误差的累积以及降低试验时间是目前拟动力试验亟需解决的难题。本文针对上面提到的问题,提出通过计算机预估出结构反应极点,然后大步逼近到目标值,最后在大步加载时间内采用细化积分步长对目标值进行修正的方法。并且通过计算机对线性和非线性结构模型的拟动力试验过程进行数值模拟。结果表明,此方法不仅提高了积分精度,而且大大的降低了加载次数,从根本上减少误差的引进,保证拟动力试验稳定、可靠的进行下去。 同时本文以砌块组合墙体拟动力试验结果为指导,通过弹塑性有限元程序分析计算了大量的模型墙片,验证了砌块组合墙体具有良好的抗震性能。讨论了约束作用和弯曲(剪跨比)对墙体极限抗侧能力的影响,给出影响系数曲线,并在此基础上修正了组合墙体抗侧极限强度计算公式,使各参数具有更明确的物理意义,适用性更广,并且计算结果满足工程精度要求。
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