多层砖砌体建筑预应力抗震加固新技术研究进展

针对城镇既有砖砌体建筑抗震性能较差的问题,提出了一种适合多层砖砌体房屋的抗震加固新技术,即采用竖向无粘结预应力筋对砌体墙体进行加固,从而改善墙体的抗震性能,提高房屋的整体抗震能力。为了解该技术的加固效果,完成了两批共17片墙体构件的拟静力试验研究和一栋2层足尺房屋模型的拟动力试验研究。墙体构件的试验研究结果表明,该项加固技术可以大幅度提高砖砌体墙体的抗裂能力、受剪承载力和延性。房屋模型的拟动力试验研究则进一步表明,采用该项技术加固后,抗震设防烈度不足8度的房屋,在模拟9度罕遇地震的拟动力作用下基本保持弹性,抗震能力显著提高。在试验研究的基础上,提出了预应力加固砌体墙体的受剪承载力的计算方法。该技术在北京市怀柔区某多层办公建筑的实际应用情况表明,其具有施工工艺简单、工期短、成本低等优势。     

预应力加固两层足尺砖砌体房屋模型抗震性能试验研究

针对砖砌体结构抗震性能差的问题,提出了采用竖向无粘结预应力筋对砖砌体结构进行加固的新型抗震加固技术。为研究加固效果,进行了一栋两层足尺砖砌体房屋模型模拟地震作用的拟动力试验与拟静力试验研究。试验测试了模型结构的动力特性和在不同方向、不同量级拟动力地震作用下的位移反应,研究了在拟静力试验工况下的破坏形态和受力性能。结果表明,加固前设防烈度不足8度的砖砌体结构,加固后在相当于9度大震（620伽）的拟动力作用下基本处于弹性状态,且结构两个方向的抗剪承载力与房屋总重量之比分别达到1.24和1.41,抗震承载力显著提高。加固后结构的荷载-位移滞回环饱满,骨架曲线下降段平缓,表现出良好的耗能和变形能力。水平荷载卸除后,预应力筋对于房屋有明显的复位作用,有助于实现大震不倒。      

体外预应力加固两层砖砌体墙体拟静力试验研究

针对既有多层砌体房屋抗震能力不满足鉴定要求的问题,提出了沿房屋全高设置体外预应力筋的全高预应力抗震加固法和在楼层间设置体外预应力筋的层间预应力抗震加固法。为验证加固效果,进行了6片两层砖砌体墙体的拟静力试验研究,对比分析了未加固墙体、全高预应力加固墙体、层间预应力加固墙体以及钢筋网砂浆面层加固墙体的破坏形态和抗震性能。结果表明,预应力加固和钢筋网砂浆面层法加固均可以明显改善墙体的破坏形态,提高开裂荷载、受剪承载力和变形能力;预应力加固墙体的开裂荷载、变形能力与钢筋网砂浆面层法加固墙体基本相当,但是受剪承载力要高于钢筋网砂浆面层法加固墙体。预应力筋还可以降低砖墙的刚度退化速率,有效提高结构的开裂后刚度。预应力加固墙体的耗能能力明显高于钢筋网砂浆面层加固墙体。该加固方法基本不改变墙体的弹性抗侧刚度,加固后墙体的质量也基本没有增加,是一种低影响的抗震加固方法。     

体外预应力加固两层砖砌体墙体拟静力试验研究北大核心

针对既有多层砌体房屋抗震能力不满足鉴定要求的问题,提出了沿房屋全高设置体外预应力筋的全高预应力抗震加固法和在楼层间设置体外预应力筋的层间预应力抗震加固法。为验证加固效果,进行了6片两层砖砌体墙体的拟静力试验研究,对比分析了未加固墙体、全高预应力加固墙体、层间预应力加固墙体以及钢筋网砂浆面层加固墙体的破坏形态和抗震性能。结果表明,预应力加固和钢筋网砂浆面层法加固均可以明显改善墙体的破坏形态,提高开裂荷载、受剪承载力和变形能力;预应力加固墙体的开裂荷载、变形能力与钢筋网砂浆面层法加固墙体基本相当,但是受剪承载力要高于钢筋网砂浆面层法加固墙体。预应力筋还可以降低砖墙的刚度退化速率,有效提高结构的开裂后刚度。预应力加固墙体的耗能能力明显高于钢筋网砂浆面层加固墙体。该加固方法基本不改变墙体的弹性抗侧刚度,加固后墙体的质量也基本没有增加,是一种低影响的抗震加固方法。     

后张预应力加固砖砌体墙体抗震性能试验研究

提出了采用后张预应力对砖砌体结构进行抗震加固的新技术,为验证加固效果,进行了8片采用后张预应力技术加固的砖砌体墙体在水平低周反复荷载下的试验研究.对比分析了未加固墙体与加固墙体的破坏形态和受力特点.试验结果表明,后张预应力加固砖砌体墙体可以显著提高墙体的抗震性能,加固后墙体的抗剪承载力提高幅度介于1.28～2.11倍之间,延性系数提高幅度介于1.33 ～3.8倍之间,墙体的破坏形态也明显改善.在试验研究的基础上,提出了后张预应力加固砖砌体墙体的施工工艺.     

两种新型方法加固既有砖砌体墙受力性能研究

对体外预应力加固方法对砖砌体房屋窗间墙抗震性能不足的情况及施加竖向荷载的3榀开洞砖墙体进行了拟静力试验,研究其加固效果。外贴钢板条带加固方法主要针对实心墙体进行轴心竖向荷载下的抗压承载力试验,研究该加固方法的加固效果,同时对比分析未加固及加固墙体裂缝开展情况、破坏状态和承载力变化等内容。介绍了体外预应力和外贴钢板条带加固砖砌体墙体的研究进展,总结了2种加固方法的优势及应用前景。     

已建砌体房屋低预应力度体外预应力砌体墙抗震加固研究

针对目前大量存在的已建砌体房屋需进行抗震加固的课题,论文提出了新的抗震加固方案,即在砌体墙上施加横向体外预应力,形成横向预应力砖砌体墙。推导出横向预应力砖砌体结构抗剪承载力计算公式,并对横向预应力砖砌体墙进行抗裂、抗剪性能的试验研究,对试验结果进行总结分析,并将试验结果与理论计算结果进行比较。     

后张预应力加固无筋砖墙非线性有限元分析

提出采用后张预应力筋对砖砌体结构进行抗震加固的新技术。为验证加固效果,采用MSC.MARC通用有限元分析软件建立后张预应力加固无筋砖墙墙片的有限元模型,进行在水平低周反复荷载下的数值仿真计算,并与试验结果进行对比验证。结果表明,后张预应力加固技术可以显著提高无筋墙体的开裂能力和抗剪承载力,改善墙体抗震性能。     

FRP加固砖砌体的抗剪承载力研究

为了研究纤维增强复合材料(FRP)加固后砖砌体的抗剪承载力,对1片未加固带壁柱墙体及8片FRP加固的带壁柱墙体进行了抗震性能试验;在FRP与砖界面黏结-滑移本构关系基础上,考虑FRP与墙体的界面剥离,将界面黏结力转化为桁架模型中的拉力,并考虑FRP的直接加固作用与间接加固作用.建立了FRP加固砖砌体抗剪承载力的理论计算模型.结果表明:该模型所得结果与试验结果及其他研究结果吻合较好,且可以很好地计算FRP加固后砖砌体的抗剪承载力.     

配筋砌块砌体剪力墙1/4比例模型房屋抗震性能试验研究

为了研究配筋砌块砌体剪力墙房屋的整体抗震性能,运用试验模型简单相似性原理,建造一幢1/4比例3层配筋砌块砌体剪力墙模型房屋,对其进行低周水平反复加载拟静力试验。研究模型房屋中墙体的破坏形态、钢筋应变及墙体的变形能力,获得模型房屋在水平荷载作用下整体受力的抗力特性和破坏形态。通过简单相似性原理的换算,确定原形房屋的水平承载力。研究结果表明:采用模型简单相似性原理,对配筋砌块砌体剪力墙进行模型试验能够满足破坏机理相似及受荷工作应力水平相似。配筋砌块砌体剪力墙房屋具有较高的承载能力和整体工作性能,竖向压应力对墙体的承载力和变形能力有重要影响。剪力墙边缘构件能有效的防止墙体局部破坏。配筋砌块砌体连梁是这种结构体系重要的耗能构件。     

底部框剪配筋砌块砌体房屋弹塑性地震反应的数值模拟

在总结底部框剪砖房和配筋砌块砌体的抗震性能研究成果的基础上,对底部框剪上部配筋砌块砌体结构的抗震特性进行了初步研究。采用层间剪切模型和三折线骨架曲线恢复力模型,分别按6、7、8度区的多遇烈度、基本烈度和罕遇烈度,输入ElCentro地震波,模拟此类房屋的线性和非线性地震反应。通过分析加速度和位移地震反应,恢复力和层间位移角的变化,考察了该结构的抗震性能和抗震能力。结果表明:底部两层框剪上部六层配筋砌块砌体结构(高25.5m)可用于8度地震区,这种结构的底部框剪层是薄弱部位;应提高框剪层的水平地震剪力设计值,增强延性设计,提高抗倒塌能力。     

预应力砖墙在低周反复荷载下抗裂及承载力试验研究

通过１：２预应力与非预应力带圈梁，构造柱砖墙在低周反复水平荷载作用下的对比试验，研究了墙片的裂缝出现与开展过程、破坏机理、滞回特性、强度、刚度、延性及耗参能能力，本文仅就其抗裂及承载力进行了论述，说明在砖墙中施加预应力能明显提高其抗震性能，并提出了有关抗裂及级限承载力的计算方法，计算结果与试验相当吻合。     

预应力斜拉筋对砌体结构延性影响试验研究

通过预应力斜拉筋加固的砖墙与无筋砖墙在低周反复水平荷载作用下的试验,对墙片开裂、裂缝发展过程、抗剪强度、滞回特性等技术指标进行了对比分析,探讨了预应力斜拉筋加固对砌体结构抗震性能的影响。试验结果表明,砌体结构的抗剪强度、结构开裂荷载、结构延性随着预应力的增加而增大,墙体裂缝随着预应力的增加细而密。预应力斜拉筋技术为砌体结构提出了一种新加固方法。     

水平配筋墙片抗震性能的试验研究

通过十七片配筋墙体的伪静力试验,研究了配筋多孔砖、构造柱配筋墙及冷轧带肋钢筋墙片的破坏特征、抗震承载力和变形能力。试验结果表明,配筋多孔砖墙与配筋普通砖墙具有相近的抗震性能,水平筋采用搭接接头时不能发挥钢筋的抗剪作用以及端部锚固钢筋具有提高承载力和约束砌体作用等。     

底部框架抗震墙砖房1/2比例模型拟动力试验研究

对底部两层框架抗震墙上部四层砖房 １／２比例模型进行了拟动力地震反应试验;研究了地震作用下这种结构的动力反应和破坏机理;分析了试验模型的水平承载力和破坏状态;最后对这种结构的抗震性能进行了评价。     

底部框剪砌体房屋抗震性能的试验研究

对底部两层框架—砖抗震墙、上部三层砖房 ,底层框架—砖抗震墙、上部四层砖房及底部两层框架—混凝土抗震墙、上部五层砖房 (三榀 ) 1 6比例模型进行了模拟地震振动台试验 ;分析了结构在水平地震作用下的力学性能 ,包括受力特点、变形特征、破坏形态等 ,以及结构在不同受力阶段的动力特性变化规律、地震反应分布规律 ,结构的抗震能力、薄弱层和薄弱部位 ;提出了结构弹塑性动力分析的力学模型和方法 ,尤其框剪层和砖砌体层的恢复力特性计算模型及其特征点的计算公式 ;最后对三种房屋的模型和原型结构进行了弹塑性地震反应分析 ,并在与试验结果对比的基础上 ,提出了抗震设计建议 ,为底部框剪上部砌体房屋的抗震设计与动力分析提供了依据与方法。     

工业废渣混凝土多孔砖墙片抗震性能试验研究

通过对3片工业废渣混凝土多孔砖墙片在低周往复荷载作用下试验,分析研究了墙片的抗剪承载能力、滞回特征、延性等抗震性能和破坏机理。结果表明,工业废渣混凝土多孔砖墙片与其它多孔砖素墙片比较变形能力相当,抗震抗剪承载力可按GB5003—2001《砌体结构设计规范》计算。     

GFRP复合材料加固带壁柱砖墙抗震性能试验研究

对玻璃纤维复合材料(Glass Fiber Reinforced Polymer,GFRP)加固带壁柱砖墙抗震性能进行试验研究。通过1片未加固带壁柱砖墙和8片GFRP加固带壁柱砖墙在低周往复荷载作用下的抗震性能试验,阐述了各试件的破坏特征;研究GFRP加固前后墙体的滞回特性、刚度及退化特性、变形性能、耗能性能等变化规律,以及加固方式、加固量和“对拉”锚固措施对加固效果的影响。研究结果表明:加固方式对墙体的刚度退化性能和变形性能影响不大,但对墙体的耗能性能影响较明显;按照本文提出的加固方式粘贴GFRP能够有效地提高墙体的极限荷载、减缓墙体的刚度退化、增强其变形能力和耗能能力;同时考虑采用混合加固方式、增大加固量、采用锚固措施三因素时,墙体的抗震性能较好。     

砖混结构抗震加固实用计算方法

近年来,汶川地震后,中小学建筑的抗震安全问题引起全社会关注,中小学校舍安全工程已进入抗震加固的实施阶段。本文针对砖混结构抗震加固设计中存在的计算问题,依据提高砖墙折算抗剪及抗压承载力来达到建筑物抗震性能的原理,通过工程实例采用了行之有效的设计计算方法,供同类工程加固设计参考。     

混凝土多孔砖砌体模型房屋抗震性能试验研究

混凝土多孔砖是近年来兴起的新型承重墙体材料。为了掌握混凝土多孔砖砌体房屋的抗震性能,拓宽其应用范围,本文采用基于位移控制的多点地震波输入的拟动力试验方法,开展了一个8层24m高混凝土多孔砖砌体1/2比例模型房屋子结构拟动力试验。研究表明,模型房屋主要呈剪切破坏形态,墙体的裂缝形式及模型房屋地震破坏形态与普通粘土砖砌体房屋基本相似;模型房屋的滞回曲线呈反S型,具有明显的捏拢和滑移效应;模型房屋的延性系数为2.43,模型房屋具有良好的水平承载能力。因此,模型房屋能够满足7度抗震设防的“小震不坏”和“大震不倒”的要求,而采用《混凝土多孔砖砌体结构暂行技术规程》(DB 43/172—2003)及《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)规定的相应构造措施的混凝土多孔砖砌体房屋在6度抗震设防区可建到8层24m高。