0 引言

　　目前对全灌芯自保温榫式砌块砌体墙抗震性能的研究较少，而其他类型全灌芯砌块砌体墙抗震性能的研究已有一定成果，如陶承志^[1]对2片N式砌块配筋砌体剪力墙抗震性能进行研究，研究结果表明竖向压应力是影响构件极限承载力与破坏模式的重要因素之一;张亮^[2]对7片240mm厚砌块整浇墙足尺构件进行低周往复荷载试验，研究构件滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性、耗能能力;司炜^[3]利用ANSYS软件对6片配筋砌块砌体剪力墙数值模型进行非线性有限元分析，在分析结果与理论结果吻合较好的基础上，探讨轴压比对模型构件承载力的影响;赵衍^[4]利用MSC.MARC软件对不同高宽比混凝土小型空心砌块砌体墙模型进行数值模拟分析，研究砌体墙在不同竖向荷载作用下的水平抗剪性能。

　　轴压比为影响构件抗震性能的重要因素之一^{[5,6,7,8,9,10]}，利用MSC.MARC软件对全灌芯自保温榫式砌块砌体墙抗震性能进行数值模拟分析，在数值模拟计算结果和试验结果吻合较好的情况下，改变构件轴压比，进行非线性分析，研究轴压比对砌体墙抗震性能的影响。

　　1 计算结果分析

　　1.1 计算模型

　　全灌芯自保温榫式砌块砌体墙计算模型尺寸、配筋、边界条件、加载方式均与试验构件相同。计算模型设计轴压比取试验轴压比(0.15)，将其转换为竖向荷载，1s加至预定值，并在数值模拟计算过程中保持恒定，低周反复水平荷载在1s后施加于加载梁上。构件尺寸及配筋如图1所示，计算模型边界条件如图2所示。

　　图1 构件尺寸及配筋 

　　图2 计算模型边界条件 

　　1.2 结果对比

　　全灌芯自保温榫式砌块砌体墙在低周反复荷载作用下的试验、数值模拟滞回曲线如图3所示，由图3可知，不同滞回曲线趋势走向相似，且每级循环荷载作用下的滞回环相近。数值模拟计算和试验得到的正向最大荷载分别为49.78,48.60kN，可知数值模拟计算结果较试验结果高2.4%;可知数值模拟计算和试验得到的反向最大荷载分别为50.42,49.80kN，可知数值模拟计算结果较试验结果高1.2%。综上所述，数值模拟计算结果与试验结果吻合较好。

　　图3 滞回曲线对比  

　　2 轴压比的影响

　　在数值模拟计算结果与试验结果吻合较好的情况下，将轴压比0.15改为0.10,0.20，分别进行非线性数值模拟计算，将不同轴压比下的数值模拟计算结果进行对比，基于开裂、破坏状态，滞回、骨架曲线，极限承载力，延性系数研究轴压比对全灌芯自保温榫式砌块砌体墙抗震性能的影响。

　　2.1 开裂与破坏状态

　　数值模拟计算得到的不同轴压比下构件开裂状态如图4所示，破坏状态如图5所示。由图4可知，轴压比不同时，构件开裂均始于墙脚部位。随着轴压比的增大，开裂部位由左侧向右侧变化，而最大开裂应变无规律变化，这是因为在竖向与水平荷载共同作用下，构件内部复合应力最大部位不同。

　　图4 开裂状态  

　　图5 破坏状态  

　　由图5可知，随着轴压比的增大，破坏最严重的部位由墙体左下角向右下角过渡，且轴压比越大，破坏程度越严重;轴压比不同时，破坏部位均始于墙脚，主要因为构件属于悬臂结构，水平荷载作用使构件底部截面承受的弯矩最大，一端受压严重，呈弯曲破坏特征。

　　2.2 滞回曲线与骨架曲线

　　数值模拟计算得到的不同轴压比下构件滞回曲线如图6所示，骨架曲线如图7所示。由图6可知，滞回曲线均有一定“捏缩”现象，说明轴压比不能改变构件“捏缩”现象，且随着轴压比的减小，滞回曲线“捏缩”现象越明显，“捏缩”现象可能由构件中插筋滑移产生的。

　　图6 不同轴压比下的滞回曲线  

　　图7 不同轴压比下的骨架曲线 

　　由图7可知，构件开裂前骨架曲线基本保持一致，这是因为构件处于弹性阶段，力和位移按比例增长，刚度未退化;构件开裂后骨架曲线出现差异，随着轴压比的增大，骨架曲线峰值增大，但最大位移减小，说明增大轴压比可提高构件抗震能力，但破坏位移减小，延性降低，从而增加构件脆性破坏的可能性。

　　2.3 极限承载力与延性系数

　　数值模拟计算得到的不同轴压比下构件极限承载力及破坏位移如表1所示，其中“+”表示正向，“-”表示反向。

　　表1 构件极限承载力及破坏位移 

　　表1 构件极限承载力及破坏位移

　　根据文献[11]中的通用屈服弯矩法确定不同轴压比下构件屈服位移，轴压比分别为0.10,0.15,0.20的构件正向屈服位移分别为2.2,2.9,3.2mm，反向屈服位移分别为2.4,2.8,3.0mm。

　　因本研究中全灌芯自保温榫式砌块砌体墙属于悬臂构件，对于悬臂构件一般采用位移延性系数评价其延性，延性能体现结构或构件抗震性能优劣。将破坏位移与屈服位移的比值作为构件位移延性系数，计算得到轴压比分别为0.10,0.15,0.20的构件正向延性系数分别为7.32,5.17,3.34，反向延性系数分别为6.79,5.54,3.77。

　　构件正反向极限承载力均随着轴压比的增大而增大，但增幅较小，说明轴压比为0.10～0.20时，轴压比的增大对构件抗震能力的提高作用较小。构件正反向延性系数均随着轴压比的增大而减小，说明轴压比为0.10～0.20时，轴压比的增大降低了构件延性。

　　3 结语

　　1)对全灌芯自保温榫式砌块砌体墙抗震性能进行数值模拟计算，数值模拟计算结果与试验结果吻合较好。

　　2)改变构件轴压比进行抗震性能数值模拟计算，计算结果表明，不同轴压比下，构件最终破坏部位均为墙脚，这是因为构件属于悬臂结构，在水平荷载作用下，底部截面弯矩最大，最终发生弯曲破坏。

　　3)由不同轴压比下构件滞回曲线可知，滞回曲线存在“捏缩”现象，轴压比越小，“捏缩”现象越明显。轴压比对构件开裂前抗震性能的影响较小，构件开裂后，轴压比的影响明显，轴压比越大，构件可承受的地震作用越大，但破坏位移减小，延性降低，从而增加脆性破坏的可能性。

　　4)由构件极限承载力可知，当轴压比为0.10～0.20时，轴压比的增大对承载力的提高作用较小;轴压比越小，延性系数越大，构件延性越好。