·1036 工程科学学报，第38卷，第7期 率在各个受力状态下均比QB-3小，表明QB-4的新 E。=VE+V,En, (4) 型斜交肋格构造形式使得结构整体具有更好的变形恢 I VV (5) 复能力. C.-G.+G 表2结构残余变形率 式中：E和E,分别为网格式轻质墙板中混凝土和砌块 Table 2 Residual deformation rate of the structure 的弹性模量；V和V,分别为墙板中肋格混凝土和砌块 的体积分数：为混凝土纤维修正系数，考虑纤维加强 试件编号残余变形率开裂状态屈服状态峰值状态破坏状态 复合材料对沿纤维方向和垂直于纤维方向弹性模量的 QB-1 0.180.230.36 0.59 QB-2 62 0.17 0.300.410.62 加强作用，本文取：=0.7：G和G,分别为网格式轻质 墙板中混凝土和砌块的剪切模量. QB-3 0.03 0.15 0.34 0.48 参考式(4)和式(5)，四榀试件的E和G值列于 QB-4 64 0.02 0.12 0.260.39 表4. 4 框支网格式轻质墙板结构安全储备能力 表4试件E.和G值 分析 Table 4 Values of E and G 依据能量关系，结构在开始受损至完全破坏的过 试件编号 E/(kN.mm-2) Ge/(kN·mm2) 程中应充分消纳外界输入的能量，本节采用结构的消 QB-1 5.11 1.03 能能力无量纲形式2)，定义安全储备能力评价指标 QB-2 4.62 0.65 I,即 QB-3 10.45 1.51 E。 QB-4 14.55 2.04 (3) 式中，E和E,分别为结构达到破坏和屈服状态时的消 对于框支网格式轻质墙板刚度计算分三部分，说 能量.表3为四榀试件1值. 明如下 (1)单片网格式轻质墙体弹性抗侧刚度按式(6) 表3框支网格式轻质墙板结构I值 Table 3 values of the FSGL slab structure 计算.该公式结合墙体弯曲变形和剪切变形，并基 于以往墙板试验的基础上，充分考虑到轴压比、微裂缝 屈服状态 破坏状态 屈服后 试件编号 消能小 消能小 消能月 及施工方式各因素的影响 QB-1 8528.45 182860.13174331.7 21.44 K=03n(24+0.4) (6) H uH QB-2 7463.88 179339.34 171875.5 24.02 （12E+G.A) QB-3 9758.93 219499.67 209740.7 22.49 式中：H、A和I分别为墙体高度、截面面积和截面惯性 QB-4 10414.05 234040.49 223626.4 22.47 矩，其中A=bh,b为等效截面厚度，参照网格式轻质墙 体等效原则求得的.a4,和μ分别为墙体底部连接 由表3可知：QB-2的I值略高于QB-1,而屈服 方式影响系数、墙体轴压比和墙体截面剪应力分布不 和破坏阶段的消能量均低于QB-1:QB-3与OB4的 均匀系数，由于底部为坐浆连接，取a,=1u<0.3则 1值相当，屈服和破坏阶段的消能量QB4高于QB一 取4=0.3,4x>0.6则取4、=0.6；由于墙体截面为矩 3.说明开洞提升了墙体的安全储备能力，但屈服后消 形，取μ=1：n为肋格对填充砌块的约束条件，取)。= 能能力下降，斜交肋格的构造形式使得结构耗能能力 1+(m+n)/40,m和n分别为肋格的跨数和层数. 提高，但是整体安全储备能力改善不大.为了防止框 开洞网格式轻质墙体弹性抗侧刚度计算如图5所 支网格式轻质墙板结构倒塌，建议其安全储备能力评 示，抗侧刚度可按式(7)计算. 价指标I的最小极限值范围为21.5-24.0. 5框支网格式轻质墙板结构转换层刚度比 计算分析 在初始阶段，网格式轻质墙体材料属性按照自重 相等和复合材料力学等效原则，将墙体简化为各向同 性的复合材料弹性板，抗侧刚度采用均质墙体的公式 图5开洞网格式轻质墙体刚度计算示意图 求得，弹性模量E和切变模量G分别按照式(4)和式 Fig.5 Calculated diagram of the GL wall with opening (5)计算：工程科学学报，第 38 卷，第 7 期 率在各个受力状态下均比 QB--3 小，表明 QB--4 的新 型斜交肋格构造形式使得结构整体具有更好的变形恢 复能力． 表 2 结构残余变形率 Table 2 Ｒesidual deformation rate of the structure 试件编号 残余变形率 开裂状态 屈服状态 峰值状态 破坏状态 QB--1 δ1 0. 18 0. 23 0. 36 0. 59 QB--2 δ2 0. 17 0. 30 0. 41 0. 62 QB--3 δ3 0. 03 0. 15 0. 34 0. 48 QB--4 δ4 0. 02 0. 12 0. 26 0. 39 4 框支网格式轻质墙板结构安全储备能力 分析 依据能量关系，结构在开始受损至完全破坏的过 程中应充分消纳外界输入的能量，本节采用结构的消 能能力无量纲形式［12--13］，定义安全储备能力评价指标 Isaf，即 Isaf = Em Ey ． ( 3) 式中，Em和 Ey分别为结构达到破坏和屈服状态时的消 能量． 表 3 为四榀试件 Isaf值． 表 3 框支网格式轻质墙板结构 Isaf值 Table 3 Isaf values of the FSGL slab structure 试件编号 屈服状态 消能/ J 破坏状态 消能/ J 屈服后 消能/ J Isaf QB--1 8528. 45 182860. 13 174331. 7 21. 44 QB--2 7463. 88 179339. 34 171875. 5 24. 02 QB--3 9758. 93 219499. 67 209740. 7 22. 49 QB--4 10414. 05 234040. 49 223626. 4 22. 47 由表 3 可知: QB--2 的 Isaf值略高于 QB--1，而屈服 和破坏阶段的消能量均低于 QB--1; QB--3 与 QB--4 的 Isaf值相当，屈服和破坏阶段的消能量 QB--4 高于 QB-- 3． 说明开洞提升了墙体的安全储备能力，但屈服后消 能能力下降，斜交肋格的构造形式使得结构耗能能力 提高，但是整体安全储备能力改善不大． 为了防止框 支网格式轻质墙板结构倒塌，建议其安全储备能力评 价指标 Isaf的最小极限值范围为 21. 5 ～ 24. 0． 5 框支网格式轻质墙板结构转换层刚度比 计算分析 在初始阶段，网格式轻质墙体材料属性按照自重 相等和复合材料力学等效原则，将墙体简化为各向同 性的复合材料弹性板，抗侧刚度采用均质墙体的公式 求得，弹性模量 Em和切变模量 Gm分别按照式( 4) 和式 ( 5) 计算: Em = ζVcEc + VqEq， ( 4) 1 Gm = Vc Gc + Vq Gq ． ( 5) 式中: Ec和 Eq分别为网格式轻质墙板中混凝土和砌块 的弹性模量; Vc和 Vq分别为墙板中肋格混凝土和砌块 的体积分数; ζ 为混凝土纤维修正系数，考虑纤维加强 复合材料对沿纤维方向和垂直于纤维方向弹性模量的 加强作用，本文取 ζ = 0. 7; Gc和 Gq分别为网格式轻质 墙板中混凝土和砌块的剪切模量． 参考式( 4) 和式( 5) ，四榀试件的 Em和 Gm值列于 表 4． 表 4 试件 Em和 Gm值 Table 4 Values of Em and Gm 试件编号 Em /( kN·mm － 2 ) Gm /( kN·mm － 2 ) QB--1 5. 11 1. 03 QB--2 4. 62 0. 65 QB--3 10. 45 1. 51 QB--4 14. 55 2. 04 对于框支网格式轻质墙板刚度计算分三部分，说 明如下． ( 1) 单片网格式轻质墙体弹性抗侧刚度按式( 6) 计算［14］． 该公式结合墙体弯曲变形和剪切变形，并基 于以往墙板试验的基础上，充分考虑到轴压比、微裂缝 及施工方式各因素的影响． K1 = 0. 3ηc ( 2μN + 0. 4) α1 ( H3 12Em I + μH Gm ) A ． ( 6) 式中: H、A 和 I 分别为墙体高度、截面面积和截面惯性 矩，其中 A = bh，b 为等效截面厚度，参照网格式轻质墙 体等效原则求得［15］． α1、μN和 μ 分别为墙体底部连接 方式影响系数、墙体轴压比和墙体截面剪应力分布不 均匀系数，由于底部为坐浆连接，取 α1 = 1; μN ＜ 0. 3 则 取 μN = 0. 3，μN ＞ 0. 6 则取 μN = 0. 6; 由于墙体截面为矩 形，取 μ = 1; ηc为肋格对填充砌块的约束条件，取 ηc = 1 + ( m + n) /40，m 和 n 分别为肋格的跨数和层数． 开洞网格式轻质墙体弹性抗侧刚度计算如图 5 所 示，抗侧刚度可按式( 7) 计算． 图 5 开洞网格式轻质墙体刚度计算示意图 Fig． 5 Calculated diagram of the GL wall with opening · 6301 ·