(1)试件制备。
预制2块原型墙体试件,编号为QT1、QT2。如图4.9所示,试件宽度1800mm、高度1800mm、厚度300mm(包括200mm厚混凝土墙、50mm厚保温板和50mm厚混凝土保护层),试件的混凝土保护层和保温层由4根方钢管(规格40mm×40mm×2.5mm)连接装置连接至钢筋混凝土承重墙。为了便于在实验室内剪力分配墙上悬挂组合剪力墙试件,承重墙的上端预留350mm并埋设4个圆钢管,其中2个用于穿设固定试件的螺丝杆、2个用于试件吊装穿设钢丝绳。承重墙的下端预留高度150mm,以防止吊装时,混凝土保护层和保温层受力。
(2)重力荷载计算。
由于混凝土保护层不作为结构墙体的承载单元,仅按起到保护保温层的作用进行设计,所以混凝土保护层和保温层的重力均由钢管连接件承担。同时,在混凝土保护层外表面敷设的装饰材料重力也由钢管连接件承受。根据相关规范规定[3,6],XPS保温板自重为50mm×0.32kN/m3=0.016kN/m2,混凝土保护层自重为50mm×25kN/m3=1.25kN/m2,外墙饰面砖自重为25mm×0.5kN/m3=0.0125kN/m2,所以作用于钢管连接件上的重力荷载合计为1.2785kN/m2。
选用方钢管连接件的尺寸为80mm×80mm×3mm,60mm×60mm×3mm和40mm×40mm×2.5mm,采用Q235级钢,抗拉、抗压和抗弯设计强度为215MPa,抗剪设计强度为125MPa[7]。通过抗弯、抗剪及其组合作用计算分析钢管的最大间距。最终确定采用尺寸40mm×40mm×2.5mm的方钢管,钢管间距为900mm。
图4.9 重力荷载墙体试件尺寸图(单位:mm)
Fig.4.9 Dimension of specimen for gravity loading test(Unit:mm)
(3)重力荷载试验方案。
考虑试件静载试验的重力等效荷载大小、设备加载能力等影响因素,将组合剪力墙通过螺丝杆悬挂固定在实验室内的剪力分配墙上,试件承重墙下部支撑在水平钢梁上。
图4.10 加载点及预埋螺栓图
Fig.4.10 Arrangment of loading points and embedded bolts(www.xing528.com)
如图4.10所示,对墙体试件采用多点加载的模式进行静载试验,以模拟竖向均布荷载的作用效果[5]。在混凝土保护层板面上预埋螺栓用于悬挂重物(钢板条),每个钢板条重6.33kg,可模拟重力荷载62.034N。悬挂钢板条数量按照预先分级要求对称悬挂,以保证试件受力均匀性。加载级别0→P→2P→3P→4P→5P→6P→7P→8P→9P→10P→11P→12P→13P→14P→15P→16P→17P→18P→19P→20P→21P→22P→23P→24P(P=558.306N),每级荷载至少持荷5min,采集数据后再进行下一级荷载的施加。实际加载状况如图4.11所示。
如图4.12所示,6个MS-50位移传感器布设在试件顶部水平方向和右侧高度方向上,用于测试混凝土保护层与承重墙的相对位移,4个应变花布置在钢管连接件周围、2个应变片布置在4个钢管连接件的平面形心位置,用于测试混凝土的应变。同时,4对应变片布置在钢管连接件侧壁上,然后用细石混凝土灌芯。测试仪器和元件布设实况如图4.13所示。
图4.11 分散加载实况
Fig.4.11 Photograph of distributed loading
图4.12 位移传感器和应变片布置图(单位:mm)
Fig.4.12 Arrangment of displacement gauges and strain gauges
所有试验数据均采用全自动数据采集处理系统进行采集和预处理(图4.14)。
图4.13 混凝土应变片布置图
Fig.4.13 Arrangment of the concrete strain gauges
图4.14 全自动数据采集处理系统
Fig.4.14 Photograph of autosystem fro data acquisition and processing
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