装配整体式圈梁-构造柱约束墙体抗震性能试验研究

为改良现浇钢筋混凝土圈梁及构造柱施工工艺,满足村镇砌体结构建筑工业化要求,提出一种装配整体式圈梁-构造柱建造体系。利用拟静力试验对传统砌体砖墙及装配式圈梁-构造柱约束砖墙共2个足尺试件进行研究。通过对比分析得到装配整体式圈梁-构造柱约束砖墙的破坏模式、滞回曲线、刚度退化和能量耗散等抗震性能参数,结果表明:1)在地震作用下,装配整体式圈梁-构造柱体系能够有效约束砖墙体的过大变形,防止墙体产生大面积倒塌;2)装配整体式圈梁-构造柱体系能够提高结构的初始刚度,增强结构的耗能能力和延性。     

设计、施工好砖混建筑的构造柱有利于抗震

构造柱对抗震设防地区的多层砖砌体房屋起约束作用,构造柱与圈梁连接成封闭环形,可有效地防止墙体被震裂和约束墙体裂缝的开展;加强纵横墙的连接,可增强墙体的抗剪、抗弯能力和延性,从而提高抗地震的能力：能防止或延缓建筑物在地震时发生突然倒塌事故并能减轻震害的破坏程度,也可防止或减轻砖砌体的结构温差应力造成的裂缝。     

高性能纤维增强水泥基复合材料条带加固砖砌体墙抗震性能试验研究

高性能纤维增强水泥基复合材料(ECC)具有超高的极限抗拉应变,在土木工程领域具有广泛的应用前景。针对量大面广的无圈梁构造柱砖砌体房屋,研发了高效的ECC加固方法,对2片未加固砖墙和2片加固砖墙开展了拟静力试验研究。试验结果表明:ECC条带加固能显著提高砖砌体墙的抗剪承载力、变形能力和耗能能力,施工工艺可保证ECC条带与砖砌体墙的可靠黏结。加固后无圈梁构造柱墙体的各项力学性能均优于未加固的有圈梁构造柱墙体。     

基于LS-DYNA的砖砌体墙抗倒塌性能研究

采用了LS-DYNA显式算法对15片砖砌体墙进行了数值模拟。首先对已有试验结果的9片带圈梁和构造柱的砖砌体墙进行了数值模拟,并将模拟结果与试验结果进行对比,验证了有限元分析参数选取的合理性。然后在此基础上增设了6片砖砌体墙,研究了墙体开洞率及构造柱对砖砌体墙承载力和抗倒塌能力的影响。结果表明,墙体开洞降低了砖砌体墙的整体承载能力和抗倒塌能力,且降低幅度随墙体开洞率的增大而增大;构造柱对提高砖砌体墙的承载能力和抗倒塌能力作用显著。     

方钢管砂卵石组合圈梁构造柱约束墙体抗震性能试验研究

为保留砌体结构农房的传统特征和提高其抗震性能,提出一种镶嵌于砌块墙体内部的方钢管砂卵石组合圈梁构造柱(简称组合圈梁构造柱),并研究该组合圈梁构造柱约束砖墙体的抗震性能.给出了组合圈梁构造柱装配式连接方式,验证了砂卵石填充方钢管圈梁构造柱建造技术的可行性.对5片砖墙体试件进行了低周反复水平加载试验,研究了组合圈梁构造柱约...     

边缘约束水平配筋砌体抗震倒塌研究

墙体倒塌的具体形式影响其极限承载力,进而影响到整个砌体结构在强震作用下的倒塌模式。本文基于圈梁-构造柱砌体墙在强震作用下的倒塌规律,假定砌体残存部分应力处于弹性阶段,通过砌体在倒塌阶段的抗倾覆分析给出了该类砌体的抗震倒塌分析的一般方法。     

地震作用下砌体结构倒塌数值模拟应用

以ABAQUS作为计算平台,对在地震作用下未加固和加固后的老旧砌体结构进行了倒塌数值仿真。以北京市某典型老旧砖砌体住宅为例,选取了7组地震波,采用时程分析方法对结构地震倒塌机理和过程进行了模拟。首先分析了未加固的结构在7个工况下的地震反应,结果表明,未加固结构在中震作用下有6个工况出现倒塌,需要进行抗震加固。考虑了圈梁构造柱和外套结构加固两种加固方法,对加固后的砌体结构进行了倒塌分析,结果表明,单纯的圈梁构造柱加固可以提高结构的延性,但部分中震工况下仍然出现了倒塌或局部倒塌,大震工况下结构全部倒塌。即使在考虑后续使用年限50年的情况下,采用外套结构加固的砌体结构仍然能够满足"大震不倒"的设防目标。     

新型圈梁构造柱约束墙体抗震性能研究

为解决传统圈梁构造柱砌体结构施工复杂、施工质量差等缺点,提出一种新型圈梁构造柱施工工艺。通过低周往复试验对粘土砖墙、现浇钢筋混凝土约束砖墙、新型圈梁构造柱约束砖墙足尺试件展开研究,获得三类墙体的滞回曲线、骨架曲线等一系列抗震性能评价参数,对比分析各类墙体的抗震性能。同时,对三类墙体进行有限元分析,分析各类墙体的承载能力、荷载位移曲线等力学性参数的变化规律。结果表明:新型圈梁构造柱约束墙体的承载力高、延性好,累计耗能能力强,能够较好地吸收和耗散地震能量,从而保持墙体开裂后有足够的整体稳定性,满足工程抗震设计要求,适合在乡镇地区推广使用。     

大断裂应变PET纤维布和旧牛仔布加固砖墙抗震性能试验研究

为提高既有砌体结构无圈梁构造柱砖墙的抗震性能,进行了大断裂应变PET纤维布和旧牛仔布加固砖墙抗震性能的对比试验研究,包括2片未加固砖墙和3片加固砖墙试件。研究结果表明:粘贴大断裂应变纤维布能够显著提高砖墙的抗剪承载力、变形能力、延性、刚度和耗能能力,若加强锚固措施可进一步提高加固效果;PET加固无圈梁构造柱墙体的各项力学性能提高程度均优于PET加固有圈梁构造柱墙体;粘贴旧牛仔布能显著提高无圈梁构造柱砖墙的抗剪承载力、变形能力、刚度和耗能能力。针对试验过程中砖墙的破坏机理,提出了相应的计算方法,其计算结果与试验结果吻合较好。     

圈梁构造柱对砌体结构房屋的影响分析

2008年四川省汶川县8级特大地震中砌体结构造成了大量人员伤亡和财产损失,通过灾后调査分析发现,结构体系不合理、圈梁构造柱等构造措施不足是造成这一严重后果的主要原因。为了清楚知道圈梁构造柱在砌体房屋中的作用,通过中国建筑科学研究院的PKPM软件对砌体结构房屋进行了建模分析,共建立四个模型:(1)有圈梁构造柱(模型1);(2)有圈梁无构造柱(模型2);(3)无圈梁有构造柱(模型3);(4)无圈梁构造柱(模型4),在这四种情况下,对房屋的受压计算、抗震计算及局部承压计算结果进行了对比分析。最后得到的结论表明,圈梁构造柱要同时设置才能有效地约束砌体,从而提高其抗剪、抗拉强度及空间整体性。     

适量注芯混凝土砌块结构模型振动台试验研究

通过对6层适量注芯混凝土小型空心砌块配筋砌体结构模型进行地震模拟振动台试验,分析结构体系的结构动力特性、加速度放大反应、最大层间位移角等,研究其在抗震设防烈度为7度构造措施条件下的结构抗震性能、屈服机制。试验结果表明：配筋砌体模型结构在地震作用下的整体变形仍以剪切变形为主;在输入不同地震波、不同峰值加速度时,结构横向所能承受的输入峰值加速度的平均值比纵向要高,横向变形大于纵向变形,说明结构纵向抗震能力要强于横向;圈梁、构造柱以及水平拉结筋构成的约束体系作用明显,结构在基本烈度地震作用下抗破坏能力较强,能够满足抗震规范规定的在7度区“大震不倒”的要求;结构在罕遇地震作用下也具有相当的抗震能力。     

砌体结构抗震评估研究

构造柱、圈梁和现浇楼板可增强砌体结构的整体性,是砌体结构的主要抗震构造措施,为反映砌体结构整体性的抗震作用,分析构造柱、圈梁和现浇楼板对结构整体性的影响,提出结构整体性系数的计算方法。基于汶川地震中大量多层砖砌体结构房屋震害的分析,建议了考虑砖砌体结构整体性系数和承载力指标的震害程度指标,它可作为结构抗震能力指标之一。建立了不同地震烈度下震害程度指标与结构破坏程度间的定量关系,根据上述的定量关系,获得震害程度判断值,分析烈度和破坏程度的变化对震害程度判断值的影响。最后进行多幢多层砖砌体结构房屋墙体破坏程度评估的分析与验证,结果表明：采用震害程度指标及震害程度判断值可以准确评估结构不同方向的墙体破坏程度,实现对砌体结构的抗震评估。     

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。     

小型混凝土空心砌块九层模型房屋抗震性能试验研究

为了研究在８度地震区建造小型混凝土空心砌块九层房屋的可行性,提出了一种新的结构体系──构造柱与芯柱组合的承重体系,并对一幢按１／４缩尺比例建造的九层房屋模型进行了水平反复加载静力试验和振动台激振试验,获得了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以及在基础激振作用下的动力反应与倒塌机制。试验研究结果表明：（１）采用芯柱与构造柱结合的小型混凝土空心砌块体系在８度地震区建造九层房屋是完全可行的。（２）构造柱、芯柱小型混凝土空心砌块结构体系的抗震性能明显优于仅设芯柱的小型混凝土空心砌块结构体系。     

两层预制板砖砌体结构房屋模型双向拟动力试验研究

对一栋缩尺为1∶2的两层单开间预制板砖砌体结构房屋模型进行不同强度地震作用下的双向拟动力试验和非线性地震响应分析,研究该结构在地震作用下的破坏机制、变形、滞回特性及耗能能力等。结果表明：构造柱与圈梁的存在,使得预制板砌体结构具有较好的延性,地震破坏主要集中在底层,即使墙体严重开裂,也不至于整体结构垮塌;双向地震作用下一个方向的承载力与刚度退化会加剧另一个方向承载力与刚度的退化,从而导致砌体结构整体抗震能力的下降;滞回曲线由弓形最后发展到反S形,具有明显的捏缩和滑移效应;建立的砌体结构非线性空间有限元模型,能够反映预制板砌体结构的弹塑性地震响应,计算结果与实测结果基本吻合;两层砌体结构房屋能够满足设计规范的抗震要求。     

再生混凝土砌块墙体抗震性能试验研究

为研究再生混凝土砌块墙体的抗震性能,对4榀构造柱-圈梁体系约束的再生混凝土小型空心砌块墙体试件进行了低周反复水平加载试验,研究了再生混凝土砌块墙体的破坏过程、破坏形态、承载能力、变形能力和耗能能力等,分析了构造柱-圈梁约束体系与砌块墙体之间的相互作用机理及破坏机制。研究表明：符合构造要求的再生混凝土砌块墙体具有良好的延性和耗能能力;提高构造柱纵筋配筋率,并不能有效改善再生混凝土砌块墙体的抗震性能;按现行规范公式计算再生混凝土砌块墙体的受剪承载力是可行的;按照普通混凝土砌块承重结构的抗震设计要求,可以实现再生混凝土砌块承重结构与普通混凝土砌块相同的抗震性能。     

集中式预应力砖墙抗侧承载力计算公式的建议

以集中式预应力单层砖墙和多层房屋抗震性能试验研究为基础 ,借鉴 4种典型的带构造柱组合砖墙抗侧承载力计算公式 ,进行了旨在与试验实测结果相符合的数值分析。分别对各公式给予了必要的调整 ,力求反映预压应力对墙片抗侧能力的影响。在 4种计算方法对比分析的基础上 ,提出了集中式预应力砖墙抗侧承载力计算的建议公式 ,供工程设计参考。     

带构造柱组合砖墙出平面偏心受压性能及设计方法

为研究带构造柱组合砖墙出平面偏心受压性能, 设计7个空间模型并对其进行静力加载试验。模型均由2片带构造柱组合砖墙及连接两片墙中部构造柱的加载梁和连接两端部构造柱的横向圈梁组成,在一定程度反映实际工程的空间作用。模型试验过程显示,随荷载增大逐步使梁跨中截面开裂、塑性铰出现、挠度剧增,迫使梁柱节点转动,以致构造柱连同墙体因偏心受压而开裂、屈服并出现塑性铰,圈梁扭矩裂缝与墙体斜裂缝贯通,组合墙显著外突而破坏。研究结果表明：上部结构的约束、轴压比的增大及偏心距的减小有利于柱、圈梁和砌体墙共同工作性能的发挥;沿墙长方向截面应力的传递和重分布十分明显,表现出构造柱与砖墙的较强协同工作能力;在梁、柱、墙和圈梁截面刚度、构造柱间距和材料强度等诸多因素中,梁刚度是控制模型极限承载力的主要因素。最后提出了关于带构造柱组合砖墙出平面偏心受压时的设计方法,即将组合墙简化为柱、将楼（屋）盖梁简化为横梁的组合框架模型进行内力分析和正截面承载力计算。该设计方法采用与现行砌体规范关于钢筋混凝土（或砂浆）面层的组合墙承载力计算公式相同的模式,但对计算单元与组合框架柱截面宽度、压区钢筋与砌体强度的取值方法等做了新的界定。本研究可为砌体结构设计规范的补充完善提供试验和理论依据。     

反复荷载作用下混凝土多孔砖墙体受力性能试验研究

为系统研究混凝土多孔砖砌体结构的受力性能,并为编制CECS 257：2009《混凝土砖建筑技术规范》提供支持,对13片混凝土多孔砖墙体进行低周反复荷载试验,分析混凝土多孔砖墙体的破坏特征、承载能力、耗能能力及滞回特征等受力性能。试验结果表明：混凝土多孔砖墙体的破坏方式与普通砖墙体略有不同,主要表现为裂缝有可能产生在砖块内部,而不仅仅产生在砖块与砂浆的交界面上;墙体的承载力较高、耗能能力较好;竖向压应力对墙体的水平承载力影响较大;无构造柱墙体的水平承载力和耗能能力小于带构造柱墙体。基于试验结果,提出了地震作用下混凝土多孔砖墙体受剪承载力及变形能力的计算方法,并给出了混凝土多孔砖墙体的恢复力模型。图10表6参11