本次试验准备了2 块足尺复合墙体试件,试件立柱为s350 钢材,屈服强度345MPa。试件按水平单调方式进行加载,墙体试件均施加竖向荷载,试件尺寸见图8所示,试件编号和加载方式见表1 所示。
2.2 试验装置
本次试验在沈祖炎院士专家企业工作站实验室进行,试验设备为自平衡的抗剪试验反力架,见图9 所示。竖向荷载利用20t 的油压千斤顶加载,水平荷载采用50吨作动器来施加。
2.3 加载制度
根据本次试验目的,为校核竖向荷载对复合墙体抗剪承载力的影响,试件施加竖向荷载后,再进行水平加载抗剪试验。竖向荷载的取值,参照足尺模型振动台试验 的竖向荷载水平,换算到三层房屋结构底层墙体的竖向荷载。底层墙体的竖向荷载计算结果,折合到标准宽度2.4m,竖向千斤顶荷载约为20kN。
2.4 试验过程及破坏特征
2.4.1 试件SW1
试验开始后,试件处在弹性变形的范围,无明显的破坏。在水平荷载达到43kN时,可观察到墙体顶部边立柱处石膏板受压开裂,螺钉与石膏板相脱离,见图10 所示。此后,随着荷载的下降位移进一步增大,伴随着“啪塔,啪塔”的声音,连接PU 板与钢柱的螺钉头沉入PU 板中;PU 板水平接缝处的相对位移明显增大,另一侧的石膏板出现贯通裂缝,并且向面外突起;从远处看试件,可以看到三块PU 板在两条水平接缝处出现明显的水平错动,见图11所示。
2.4.2 试件SW2
在试验开始的初期,由于聚氨酯夹芯钢板本身具有足够的刚度和抵抗变形的能力,同时在接缝处与钢立柱用两排螺钉紧密连接,试件本身没有明显的破坏现象。当水平荷载达到42kN 时,两块夹芯钢板之间产生水平错动,见图12 所示。在试验后期,采用位移控制加载,水平荷载最大达到了56kN。此时,墙体受压区石膏板与钢立柱脱离,向外突出。夹芯钢板在两块板接缝处出现较大水平位移,见图13 所示。
3. 试验结果及分析
3.1 数据分析
3.1.1 试件SW1
试件SW1 的荷载- 位移曲线见图14所示。从图中显示,试件在水平荷载达到42kN 之后,随着荷载微小的增长,水平位移大幅度增加。在达到最大水平荷载49.4kN 后,曲线开始出现了下降段。
根据我国《建筑抗震设计规范》[9], 在小震下组合墙体的层间变形角限值为1/300层高,从P - Δ 曲线中可以找到相应于墙体剪切变形H/300 时对应的水平荷载P300。
根据以上原则,确定的试验荷载见表2所示。
根据试验结果﹑计算公式和规范取值,可以求得聚氨酯夹芯钢板的抗剪参数取值,见表3 所示。