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。     

砖砌体建筑体外预应力抗震加固技术研究

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     

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。     

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.     

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。     

缩尺再生砖砌体住宅房屋振动台试验研究

为了了解用再生砖砌成的砖混结构住宅房屋的动力特性和抗震性能,对一个四层、1／3缩尺的再生砖砌体砖混结构住宅房屋模型进行多种工况的振动台试验研究和分析。观察记录模型在不同地震和烈度下的破坏机理和形式,以及测得各楼层相对底层的最大位移和位移时程曲线,评估结构的变形能力和抗震性能。试验结果表明,再生砖砌体砖混结构模型具有良好的抗震性能,能够达到砖混结构的“小震不坏,中震可修,大震不倒”的要求。建议对房屋设置抗震缝,增强结构的变形能力和抗震强度。研究成果对进一步了解再生砖结构体系的动力特性和抗震性能具有重要的意义,可为该结构抗震设计提供相关依据和参考。     

打包带加固村镇砌体墙抗震性能试验研究

砌体结构作为我国房屋的主要结构类型之一,在村镇地区应用非常广泛且历史震害严重。针对村镇地区量大面广的砌体结构,考虑采取一种高效、低价且便于施工的加固措施以提高其抗震性能具有重要意义。打包带作为一种常用的工业产品,具有抗拉性能好、耐久性强和价格低廉等优点,其与砌体墙共同作用可以发挥各自的性能优势,从而提高结构的抗震性能。针对有、无打包带加固以及不同抹面砂浆强度的4片砌体墙进行了拟静力试验,对比分析了各砌体墙的破坏特征,以及峰值荷载、滞回曲线、骨架曲线、耗能、刚度退化等抗震性能指标,研究了打包带加固对砌体墙片抗震性能的影响。结果表明,打包带可有效改善砌体墙的抗震性能,对于提高砌体墙的承载力、变形能力和耗能能力效果明显。     

FRP加固桥梁RC短柱拟静力及网络拟动力试验

针对桥梁钢筋混凝土(RC)短柱刚度大而剪跨比小的特点,通过试验方法研究其抗震性能。制作了7个受剪承载力不足的短柱试件,在恒定轴力作用下分别进行未加固短柱、碳纤维(CFRP)加固短柱和玻璃纤维(GFRP)加固短柱的拟静力试验和网络拟动力试验。分析各试件的滞回曲线、骨架曲线、累积耗能曲线和刚度退化曲线,研究其延性、强度和刚度,并初步比较了拟静力试验结果与拟动力试验结果的差异。试验结果表明:FRP加固RC短柱能够在基本不改变结构动力特性的条件下,有效地增加延性,改善抗震性能;试件在拟动力试验中耗能能力小于拟静力试验中耗能能力。研究成果可为加固RC结构的抗震分析和工程设计提供参考。     

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。     

带叠层桁架转换层高层建筑结构整体模型振动台试验研究

上海裕年国际商务大厦为带巨型叠层桁架转换层的高层建筑结构,属于复杂高层建筑结构。预应力混凝土叠层转换桁架的跨度和其所承受的竖向荷载均很大,是整个结构设计和施工的技术关键。为了研究该结构的整体抗震性能,进行了一个1:25 缩尺模型的振动台试验,研究了模型结构的动力特性,以El Centro波、Pasadena波和Shw2002波为输入地震波,分别按设防烈度7度多遇、基本、罕遇、超罕遇以及8度罕遇、超罕遇地震作用进行试验,研究了模型结构在各阶段地震作用下的加速度、位移和应变反应,以及结构的破坏形式和破坏机理。试验结果表明,模型结构能满足7度抗震设防的“小震不坏”和“大震不倒”的设计要求,8度超罕遇地震作用下结构仍不倒塌,结构具有良好的抗震性能。在7度多遇、基本以及罕遇地震作用下,预应力混凝土叠层转换桁架基本处于弹性状态。图15表4参7     

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。     

村镇两层空斗砖墙房屋模型振动台对比试验研究

对采取抗震设防措施的两层空斗砖墙房屋模型进行了振动台试验。通过试验,研究设防房屋在不同地震烈度影响下的破坏形态和破坏程度,并与已完成的未设防房屋模型进行对比,从而较全面地掌握其抗震性能。试验结果表明:设防房屋在6度地震作用下,满足小震不坏的要求;在7度和8度地震作用下,满足中震可修的要求;在9度地震作用下,满足大震不倒的要求。经过与未设防模型在自振频率以及加速度和位移反应等方面的对比分析,设防房屋的抗震性能得到了明显提高。     

后张预应力压接装配混凝土框架结构足尺试验研究

为研究预应力压接高效装配式混凝土框架体系(PPEFF体系)的抗震性能和预应力筋锚具意外失效情况下的抗连续倒塌性能,开展了二层三跨足尺平面框架模型的试验研究。框架模型首层层高4.2 m,顶层层高3.5 m,中梁跨度为8.5 m,边梁跨度为7.5 m,按GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中抗震设防烈度8度(0.3 g)进行设计。试验中首先在框架顶部施加低周水平往复荷载,当加载至0.01 rad位移角时,框架梁端和柱脚耗能钢筋屈服;当加载至0.0195 rad位移角时,结构残余位移角为0.005 rad,展现了良好的低损伤和自复位特性;当加载至0.04 rad位移角时,水平荷载达到峰值,预应力筋仍处于弹性工作状态,展现了良好的抗侧能力和耗能能力。详细观测了加载全过程结构的变形、刚度退化、耗能、预应力变化和梁伸长等行为,并进行了数值分析,与试验结果吻合良好。为进一步验证经历强震损伤后梁端受剪承载力和梁跨中局部有黏结构造措施的有效性,在水平加载试验结束后,人为去除框架一层端部预应力筋锚具,对梁端进行了剪切试验,获得了预应力筋有效和失效情况下PPEFF节点梁端受剪破坏模式,验证了PPEFF梁柱节点具有良好的抗剪能力和安全储备。     

钢筋套筒灌浆连接装配式剪力墙结构三层足尺模型子结构拟动力试验

为研究钢筋套筒灌浆连接装配式剪力墙结构的抗震性能,完成了1个3层足尺模型在不同强度地震作用下的子结构拟动力试验,观察其破坏现象,研究其滞回特性、变形能力、刚度退化和钢筋屈服次序等。结果表明：试验模型的破坏集中在地震作用方向的连梁和窗下墙,连梁以弯曲破坏为主,窗下墙为剪切破坏,首层墙肢出现轻微的弯曲破坏;试验过程中,连梁纵筋、墙肢竖向钢筋及连梁箍筋依次受拉屈服,试验模型实现了“强墙肢弱连梁”及连梁“强剪弱弯”的设计目标;8度多遇、设防和罕遇地震以及9度罕遇地震作用下,试验模型的抗侧刚度分别降低约5％、20％、60％和80％,对应的最大层间位移角分别为1/3341、1/899、1/268和1/111,以层间位移角为参数,结构的破坏程度分别为完好、轻微损坏、中等破坏和倒塌;“预制底板出筋”和“预制底板不出筋”的双向叠合楼板均具有良好的整体性和平面内刚度,均可起到水平刚性隔板作用;墙体一字形截面竖向后浇段采用由2根U形钢筋组成的封闭箍代替普通箍筋具有可行性;预制夹心保温外墙的内、外叶墙之间连接可靠,外叶墙不参与结构受力,结构设计时可不考虑外叶墙的作用。     

内嵌砖墙穿斗木结构振动台试验研究

为研究南方地区传统砖木结构民居的抗震性能,设计制作了一个1:2缩尺的内嵌砖墙穿斗木结构模型,通过振动台试验对模型结构的破坏形态、动力特性、加速度及位移响应进行了分析.结果表明:7度多遇地震时,木构架与内嵌砖墙连接良好,内嵌砖墙显著增加了木构架的抗侧刚度,结构位移反应显著减小,纵、横向最大位移角分别为1/1360和1/1...     

砖砌体房屋三水准抗震能力判别方法

震前对现有砖砌体房屋抗震能力的判别是对该类房屋采取有效抗震减灾措施的重要依据,对减少该类房屋在地震中的破坏有着重要的实用价值。在我国现有《建筑抗震鉴定标准》(GB 50023—2009)给出的砖砌体房屋抗震能力指数法的框架下,引入抗震能力系数法,实现与抗震设计规范相对应的砖砌体房屋基于烈度的三水准抗震能力判别方法;将其与地震动参数联系起来,给出地震动参数-破坏状态的对应关系,实现砖砌体房屋基于地震动参数的三水准抗震能力判别方法;对汶川地震中发生震害的一栋砖砌体房屋进行抗震能力判别,与实际震害相比较,吻合得很好,并对其进行了三水准抗震能力的判别,表明该房屋满足抗震设防烈度为VII度时小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设防要求,验证了方法是可行和有效的,对同时进行不同设防水准下房屋抗震能力的判别是实用的。     

圈梁-构造柱约束砖砌体房屋的抗地震倒塌性能分析

2008年5.12汶川大地震的经验显示,在遭受远超过抗震设防烈度的强烈地震下,砖砌体房屋结构既要具备一定的抗地震倒塌能力,又应在最后倒塌无法避免时能够在倒塌的时间顺序和空间上体现出合理性,即实现所谓的合理倒塌模式,才能最大限度地保障人民生命财产安全。通过引入等效受压斜撑宏观模型,分析并建立了圈梁-构造柱与砖墙体之间的传力路径以及相互作用,探讨约束砖墙体在平面内地震作用下的两种倒塌机制及其计算方法,提出反映圈梁-构造柱对砖墙约束能力的约束因子和反映砖墙抗地震倒塌能力的抗倒塌指标概念,最后建议了提高圈梁-构造柱约束砖砌体房屋抗地震倒塌能力和实现合理倒塌模式的若干基本措施。     

半刚性框架-屈曲约束钢板剪力墙结构振动台试验研究

为研究半刚性框架-钢板剪力墙结构的抗震性能,进行了1个缩尺比为1/3的单跨4层钢框架-屈曲约束钢板剪力墙的振动台试验。试验采用模拟地震动的方法,选取El Centro波、Taft波和一条人工合成波,分析在7度多遇至9度罕遇共计8个水平地震作用工况下结构的动力特性和动力响应。研究结果表明：在多遇地震作用下,结构无明显塑性变形;罕遇地震作用时,1、3层墙板大部分区格形成拉力带。随着地震激励的增大,结构刚度逐渐退化,9度罕遇地震输入后结构抗侧刚度最大降幅仅为12%;屈曲约束钢板墙作为第一道抗震设防防线,率先进入弹塑性工作阶段,吸收耗散地震能量,避免框架发生破坏;在多遇及罕遇地震作用下结构的层间位移角分别为1/476和1/68,均满足我国现行抗震规范对层间位移角限值的规定。结构整体表现出优异的抗震性能,满足我国“两阶段,三水准”抗震设防要求。