岳明凱(山東和富工程檢測有限公司,山東 濟(jì)南 250000)
由于紅磚生產(chǎn)所需的原材料很容易獲得,使得其在建筑行業(yè)中大量使用,但考慮到其自重較大,應(yīng)用效率不高[1]。蒸壓加氣混凝土砌塊具有重量輕、易加工等特點(diǎn),建造效率更高,蒸壓加氣混凝土砌塊是在標(biāo)準(zhǔn)工廠生產(chǎn)的,這確保了產(chǎn)品的成分和質(zhì)量穩(wěn)定。
蒸壓加氣混凝土砌塊由水泥、砂子、水和石灰等基本材料組成,在世界上許多國家都有使用,也有許多制造工廠[2]。高層建筑由于填充墻的存在,使頂層位移減小,基底剪力增大?;诓糠痔畛滗摽蚣芙Y(jié)構(gòu)的10 層磚和蒸壓加氣混凝土砌塊的分析,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力非線性分析,比較了結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下的變化,并對各結(jié)構(gòu)模型的最大基底剪力、層位移、周期和軸力進(jìn)行了比較。為了了解不同震區(qū)蒸壓加氣混凝土砌塊的抗震性能,對蒸壓加氣混凝土砌塊進(jìn)行了參數(shù)化研究和抗震分析,并對蒸壓加氣混凝土砌塊墻體進(jìn)行模擬地震分析[3]。此外,對黏土磚和蒸壓加氣混凝土砌塊的性能、制備方法、工藝和所需材料進(jìn)行了對比分析[4]。結(jié)果表明,蒸壓加氣混凝土砌塊與黏土磚相比具有更好的抗震性能和使用性能,并且具有成本效益。
紅磚外觀質(zhì)量并不完美,這在很大程度上取決于許多物理因素,如土壤質(zhì)量等[5]。而蒸壓加氣混凝土砌塊由于成分穩(wěn)定、生產(chǎn)方便,減少能源的浪費(fèi),更適合應(yīng)用在建筑填充墻內(nèi)[6]。因此,為了保證建筑質(zhì)量均勻、一致性和形狀完美,采用了蒸壓加氣混凝土砌塊作為填充材料,并對其進(jìn)行了抗震參數(shù)比較。
本項(xiàng)目首先采集地震帶數(shù)據(jù)、土壤特征等,這些是設(shè)計(jì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的主要要求,基于此設(shè)計(jì)了一個詳細(xì)的二維平面,結(jié)構(gòu)的規(guī)劃方式包括先進(jìn)的垂直運(yùn)動設(shè)施、適當(dāng)?shù)暮笸藚^(qū)、充足的通風(fēng)和用戶的隱私[7]。按照鋼筋混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì),考慮標(biāo)準(zhǔn)厚度分別為230mm 和120mm 的外墻和內(nèi)墻。整個墻體的自重主要取決于所用砌塊的自重,其中蒸壓加氣混凝土砌塊自重為7.5kN/m2,紅磚自重為19.2kN/m2。利用ETABS軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)的地震分析和反應(yīng)譜分析。該模型考慮了某地區(qū)的地震荷載,該地區(qū)屬于遠(yuǎn)震區(qū),根據(jù)不同的特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的比較研究。
圖1為結(jié)構(gòu)的三維模型,表1給出了在ETABS中對擬建建筑進(jìn)行分析時所考慮的參數(shù)數(shù)據(jù)。
圖1 建筑物的三維模型
表1 模型描述
對蒸壓加氣混凝土砌塊墻和紅磚墻在填充混凝土框架結(jié)構(gòu)中進(jìn)行了分析,然后得出了以下結(jié)果。圖2和圖3 為填充混凝土結(jié)構(gòu)各層的最大位移,單位為mm。從圖2 和圖3 可以看出,隨著樓層的增加,兩個方向上的最大位移都在增加。在各層中,蒸壓加氣混凝土砌塊Y方向位移比紅磚Y方向位移幾乎小80%;與Y方向相同,蒸壓加氣混凝土砌塊在X方向上的位移幾乎比紅磚的位移小80%。這些數(shù)值強(qiáng)烈表明,由于自重不斷變小,地震引起的位移顯著減小。
圖2 紅磚墻的位移結(jié)果
圖3 蒸壓加氣混凝土砌塊墻位移結(jié)果
圖4給出了蒸壓加氣混凝土砌塊的最大層位移,比紅磚砌塊的最大層位移小77.3%;圖5說明了蒸壓加氣混凝土砌塊的最大樓層漂移比紅磚小36.1%;圖6說明了蒸壓加氣混凝土砌塊的最大基底剪力比紅磚小26.46%。通過對所有圖表(圖2~圖6)的分析,與蒸壓加氣混凝土砌塊相比,紅磚砌塊的最大位移、層間位移、基底剪力更大。
圖4 最大位移比較
圖5 最大漂移比較
圖6 最大基底剪力比較
采用ETABS軟件對某遠(yuǎn)震區(qū)的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行了分析,研究了蒸壓加氣混凝土砌塊對框架結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響,并將結(jié)果與紅磚墻進(jìn)行了縱向位移、最大基底剪力和層間位移的比較,蒸壓加氣混凝土砌塊墻體的結(jié)果比紅磚小。在地震易發(fā)地區(qū)使用蒸壓加氣混凝土砌塊被認(rèn)為是更有效的,因?yàn)槲灰啤⑵坪突准袅Χ驾^低。此外,蒸壓加氣混凝土砌塊的使用減少了梁和柱的鋼筋、截面尺寸、勞動力和時間,最終節(jié)省了更多的資金。