文摘

准静态实验程序的轻钢龙骨石膏板隔断墙(LSKGBPW)进行了评估地震破坏现象,故障机制和脆弱。15个标本在五组每当前中国设计规范和工程实践。然后,三种损伤状态定义基于损伤和修复措施,并提出了每组的脆弱性数据,提供基本的数据估计的非结构组件的地震损失和间接损失。

1。介绍

结构性破坏(特别是崩溃)由于地震经常收到关注。因此,缓解结构性破坏和人类的伤亡人数一直被视为主要的指导原则在各国的抗震设计规范,取得了显著成绩。然而,非结构抗震安全的重要性已被很大程度上忽略了。近年来,非结构地震破坏导致了巨大的经济损失和影响建筑物的韧性和postearthquake操作严重;因此,越来越多的研究人员开始关注非结构系统的抗震性能(1- - - - - -5]。

非结构系统由三部分组成:非结构建筑组件、机械、电气、管道(MEP)系统,仪器、设备。即使结构仍然是可用的,严重的非结构地震损伤不仅会导致非常高的经济损失,还严重影响postearthquake操作,减少建筑物的抗震能力。的轻钢龙骨石膏板隔墙(LSKGBPW)是一种广泛使用的非结构建筑在现代高层建筑组件。它主要由轻钢龙骨,石膏板,连接器。LSKGBPW是一种常见的组件划分大空间和易于安装和删除。然而,这种类型的墙经常在地震中遭受严重的破坏(6,7],通常发生在低强度地震的损失,不仅造成大量的财产损失,而且阻碍postearthquake维修工作(8]。因此,抗震性能研究LSKGBPWs可以提高组件本身的抗震性能,有助于提高建筑物的抗震能力。

研究LSKGBPW已经进行了很长一段时间。弗里曼和插入最早研究者,隔断墙的性能研究实验(9,10]。McMullin和梅里克进行测试分析木框架石膏板的脆弱性分区(11]。雷诺等人进行了测试与轻钢龙骨隔墙17组件长度和宽度8英尺(12]。他们的研究表明,石膏板隔墙比胶合板墙的抗剪强度较低,和石膏板横向排列有更高的刚度比垂直排列。李等人进行了磁滞测试四个全面LSKGBPWs [13)和调查的影响开门并返回墙部分墙的抗震性能。戴维斯等人构建一个工字形的LSKGBPW模型,用它来研究非结构组件的基于性能的抗震设计方法。他们定义了三种损伤状态和提供interstory漂移率相应损害国家基于测试结果。戴维斯等人设计全面LSKGBPWs并进行测试(14,15]。总共55全面组件与各种建筑类型进行了测试使用的方法平面加载,加载平面外,准静态测试和动态测试。LSKGBPWs成立的参数磁滞模型,用来模拟平面应力墙的性能。最后,一个实际案例的对比分析,表明提高了建筑的横向刚度考虑LSKGBPWs的贡献。Padilla-Llano轻钢龙骨等人进行轴向拉伸测试与C部分(1612单调压缩),包括12个循环测试,测试,和2单调拉伸测试,和评估滞后行为,强度退化,轻钢龙骨的能量耗散特性与C部分。与阻尼器(Amer LSKGBPWs等人进行了研究17]。静态测试进行不同数量的阻尼器,显示墙的极限承载力与阻尼器大大增加。Rahmanishamsi等人进行单调加载试验和滞回性能的测试研究LSKGBPWs [18- - - - - -21),包括31个石膏板钢螺栓连接标本,标本33钢stud-track连接,和22 track-floor连接标本。此外,一系列的隔墙关节非线性塑性模型开发的OpenSees墙上的数值分析。之后,詹金斯等人进行了振动台试验在一个两层高的一湾钢frame-LSKGBPW和评估的性能LSKGBPW [22]。

LSKGBPWs在这项研究中,静态测试设计和安装基于中国规范和工程实践,进行破坏现象和失效机制进行了分析,建立了三种损伤状态基于损伤现象和修复措施,每一组的脆弱性数据,和隔断墙结构连接类型的影响性能和脆弱的隔断墙是检查,提供基本的数据评估建筑物的地震弹性考虑非结构组件。

2。实验方案和结果

2.1。加载装置

测试进行了哈尔滨工业大学结构实验室的技术,目的是调查地震破坏现象,故障机制和脆弱性LSKGBPWs以及分区的影响墙结构连接类型的性能和脆弱。隔断墙是一个自立的组件,只有熊自身重量。因此,有必要设计一个试验装置易于负载和不影响实际的隔断墙的性能。试验装置包括一个单层钢框架、侧displacement-limiting设备,屋顶/地板混凝土板和高精度电液伺服驱动器。之间不存在节点连接的梁和柱钢框架,而是一个滚动是安装在顶部的列来支持钢梁。钢筋混凝土屋面板是固定在钢梁通过预埋件和屋面板在测试期间可以更换。Displacement-limiting设备安装两边的屋顶板,以确保屋面板只在水平荷载方向移动。钢梁的横向移动,这让屋顶板移动方向相同加载隔墙。楼板是由螺栓固定在地面上。隔断墙的顶部和底部部分固定在屋面板、楼板,分别。 During the test, the lateral load is provided by the high-precision electrohydraulic servo actuator. The horizontal force transfer path is actuator ⟶ steel beam ⟶ roof slab ⟶ partition wall [23]。数据1和2显示了工字形的隔墙标本测试。

2.2。试样

在横向阻力测试,性能水平下的LSKGBPWs低循环往复加载了。图3显示了视图的LSKGBPW设计和施工的细节隔墙连接如图4。表1标本的参数列表。所有标本会见了代码的轻钢龙骨石膏板隔墙和吊顶标准(24]。变量被认为是在墙的选择配置包括以下:(1)标本是独立工字形的全面(1:1)隔断墙的高度3米和3米的跨度,在顶部和底部追踪与屋面板、楼板分别如图2。(2)的详细结构见图3。(3)一个石膏板的大小是3米×1.2米×12毫米根据中国代码GB-T9775 (2008 GB)。(4)u形轨道与枪针的屋顶和地板板,背扣板,膨胀螺栓,如图4。标本被著名的五组的连接类型表中列出1。(5)型轨道的大小是75 mm×35毫米×0.55毫米,往后推钢螺栓的大小是73.5毫米×45毫米×0.55毫米,列在表中1。(6)往后的u形轨道连接骏马螺栓通过自攻螺钉间距600毫米。的石膏板与钢柱和跟踪通过自攻螺钉间距200毫米。(7)的差距是完成了填隙磁带和嵌缝石膏,随着外部角落保护connerbead和嵌缝石膏。

2.3。加载机制

测试进行了哈尔滨工业大学结构实验室的技术。高精度电液伺服致动器是用来应用水平低循环往复荷载平行于墙上。

提出的加载制度是基于Retamales et al,开发专门的脆弱性评估敏感interstory漂移(非结构组件25]。方法,预测interstory漂移的需求类型的标本被使用一组描述封闭方程应同时具备下列条件:(1)地面反应谱应该匹配;(2)目标interstory漂移率应该应用于标本;和(3)故事运动周期应用于样品的数量应该是一样的,在实际地震记录。基于此加载位移记录生成政权如图5。LSKGBPW横向刚度相对较低,及其破坏过程是敏感interstory漂移率。这个加载制度的特点是许多步骤,每一步增量,可以记录详细interstory漂移率的变化过程和失败的标本,满足脆弱性研究的需要。政权使用位移控制在整个加载过程的最小位移增量为0.5毫米。随着负荷的发展,每一步的位移增量逐渐增加。在测试中,位移传感器放置在中间的钢筋混凝土屋顶和地板测量位移和计算interstory漂移率。

2.4。实验结果

的损伤特征LSKGBPW详细描述表2和图6。组织的破坏过程和特点,B和C是相似,反映球销的影响距离,而组C, D, E反映连接类型的影响破坏现象。

基于组织的损伤特点,B和C,它是发现,当枪针之间的距离很小,隔断墙结构上的破坏连接同一负荷下被推迟。数据7(一)∼7 (c)显示磁滞回路观察标本在A到C组,分别。然后,根据损伤的特点在D组标本,垫板加强当地的跟踪,可以有效地防止撕裂。然而,损坏分区墙结构连接主要是剪切后的枪针添加支持的盘子,而隔断墙结构连接的强度影响跟踪和枪针的强度。因此,支持板不能加强有效隔断墙结构,和D组标本的破坏现象类似于团体,B和c,图7 (d)显示了磁滞回路在D组观察标本。

在E组,首先,自攻螺丝在石膏板的边缘是放松的。然后,石膏板在拐角处被碾碎,和自攻螺丝松开,拿出严重。裂纹发生在纵向上的连接两个石膏板墙。最后,钢钉扣严重或石膏板分开纵墙上,标本是失败了。相对于其他标本,标本的E组没有任何破坏分区的墙结构连接,由于强烈的膨胀螺栓,但更多的自攻螺丝松动或退出,和钢钉扣。E组的损伤现象是不同于其他标本,表明加强隔断墙结构连接可能会改变隔断墙的破坏现象。图7 (e)显示了磁滞回路观察在E组标本。

3所示。地震脆弱性分析

按照脆弱性测试方法在ATC-58建筑物的抗震性能评估准则,interstory漂移率作为需求参数用于非结构隔断墙的脆弱性分析,进行了准静态测试获得的数据的破坏过程LSKGBPWs,和每组的脆弱性曲线的标本进行了计算和比较分析。

进行脆弱性分析,测试期间观察到的损坏现象分为三种损伤状态表3。隔断墙的损伤状态定义基于其损伤特点及相应的修复措施。损伤状态指装饰表面损伤,损伤状态意味着LSKGBPW需要被替换的一部分,和损伤状态对应的整个隔墙。表4列出了测量interstory漂移率相应损伤状态。

脆弱的功能被定义为的概率LSKGBPW达到或超过损失状态鉴于interstory漂移率 。这个函数表达的是对数正态分布如下: 在哪里累计标准正态(高斯)分布函数,是该分布的均值,该分布的对数标准差。自拟合对数正态分布模型是非常能干的各种结构和非结构组件的故障数据,广泛而有效地用作脆弱性函数模型在地震脆弱性分析26]。每个损伤状态的每个组的标本不同施工配置对应于一个脆弱性曲线定义的函数和 ,如方程所示2)(5)。最大似然估计(企业)方法可以用来计算的标定值和根据实验获得的样本数据。表5给出了方程计算的标定值和 : 在哪里= 1,2,3表示三种损伤状态的标本,代表了我th标本的标本进行脆弱性分析,表示interstory漂移触发比率j的损伤状态我th标本,标本的数量在一群标本进行脆弱性分析,在哪里 在这项研究中。脆弱性曲线如图8- - - - - -12。

5组标本的脆弱性曲线比较分析。有三种类型的分区墙结构连接(射销连接,背扣板连接,和膨胀螺栓连接)的测试,和枪针的连接距离设置为200毫米,400毫米,600毫米。此外,试样的损伤位置,可分为两种类型的分区墙结构连接损坏,和隔墙破坏;和这两种类型的损伤测试中共存。

隔断墙结构连接加强时,能量被转移到有效的隔断墙连接,加剧了隔墙的损害。相反,当分区墙结构连接弱,损坏分区墙结构连接变得更加严重。受损的连接所损耗的能量,能量转移到隔断墙是减少,导致小隔断墙的损伤。

发现一个适当的减少球销的距离可以提高隔断墙结构连接的性能。然而,试样的性能没有增加单调减少的枪针的距离。例如,随着枪针的距离减少从400毫米到200毫米,虽然损坏分区墙结构连接减少,试样的破坏不是有效地改进。

背扣枪板连接在D组调查的影响背板上试样的性能。然而,与C组的脆弱性数据相比,它表明背板没有加强有效隔断墙结构连接。损坏分区wall-structural连接销损坏和跟踪拍摄撕裂造成的。虽然垫板可以减少造成的损害撕裂的轨道,它没有有效保护枪针。因此,垫板只能改变分区墙结构的破坏现象联合,提高承载力的有效样本。

相比其他标本,标本在E组采用膨胀螺栓连接,导致的最高强度分区墙结构关节,因此没有失败的关节测试。然而,样品没有显示改进的性能。隔断墙结构联合加强时,更多的能量被转移到隔断墙。因此,标本在E组没有出现比其他人更好的性能。

脆弱性曲线和穿越在组A, B, d .脆弱性曲线计算累积标准正态(高斯)分布函数,edp的值的范围从0到3。只要和满足一定的条件下,曲线交叉。可能有一个完整的损伤后轻微的损伤建设组A、B和d .它属于脆性破坏。此外,后续研究将增加样本的数量,继续检查脆弱性曲线的跨越。

4所示。结论

静态测试是进行全面的轻钢龙骨石膏板隔墙(LSKGBPW)标本在哈尔滨工业大学结构实验室的技术。总共15工字形的隔墙标本在五组设计。其中,四组的标本设计/施工方法在当前中国码,和一组标本的目的是加强方法一般用于工程。

标本的五组不同的隔断墙结构连接,损坏的标本的现象是不同的。损坏的标本拍摄销钉连接或背扣板连接(组A, B, C和D)不同于E组与膨胀螺栓连接。更多的隔断墙结构关节损伤发生在组织一个D,随着越来越多的隔墙破坏发生在E组。

三种损伤状态定义根据损伤程度和修复措施,和脆弱性数据组提供了不同类型的建筑,提供基本的数据评估建筑物的抗震性能和弹性考虑非结构组件。首先,适当的减少射销距离可以改善隔断墙结构连接的强度,从而提高试件的抗震性能。然而,试样的性能没有改善单调的枪针的距离减少。标本出现了类似的更好的性能时,销的距离拍摄标本减少从400毫米到200毫米。然后,垫板可以改变分区墙结构接头的破坏现象,但它不能有效地提高性能。此外,膨胀螺栓连接可以改变损伤位置,但没有提高试样的性能。

数据可用性

在生成的数据集和/或分析在当前研究可从相应的作者以合理的要求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

本研究支持的工程力学研究所的科研基金,中国地震局(批准号。2018 d07, 2018 b11, 2019 eeevl0304),和中国学术委员会,作者支持扩展他们的真诚的感谢。