MRPC不同加固方式下砌体墙抗震性能试验研究

设计了6片高宽比1∶1.5、砂浆强度低于M2.5的砌体墙,通过改性活性粉末(MRPC)双面加固、单面加固、剪刀撑式加固、门式加固、井格式加固以及未加固墙体的拟静力试验,对于不同加固方式下墙体的破坏模式、承载力特征、延性变形及耗能能力等抗震性能进行对比分析。结果表明:1)采用MRPC不同加固方式均可改善墙体的脆性破坏模式,提高墙体的承载力、耗能能力;2)墙体承载力可提高20.34%~167.62%,其中双面加固效果最优,剪刀撑式加固次之;3)墙体位移延性系数为未加固墙体的2倍以上,墙体滞回环面积有近7倍的提升,能量耗散系数增大2倍;4)对比各加固方式下墙体抗震性能,双面加固效果最优,单面加固与剪刀撑式加固效果次之,均优于井格式加固、门式加固。     

多层砌体结构窗下墙破坏模式试验研究

为验证多层砌体结构开洞墙体窗下墙破坏模式震害现象,设计缩尺比例为1:3的三层三跨砌体结构开洞墙体试件,对其进行拟静力低周往复加载试验。分析多层砌体墙体窗下墙破坏模式的破坏特征,研究整体墙及各层墙体的滞回特性、骨架曲线、刚度退化规律、耗能特性、延性与变形特征等抗震性能。试验结果表明：发生窗下墙破坏模式的开洞墙体破坏过程分为裂缝出现、变形发展与强度退化三个阶段;窗下墙作为第一道抗震防线可提前参与整体结构耗能、降低墙体刚度退化速率、增加整体墙的延性和变形能力,其破坏模式相对窗间墙破坏模式更为合理。研究结果揭示了发生窗下墙破坏模式墙体的抗震性能与变形特征,为实现砌体结构合理破坏机制提供依据。     

改性活性粉末混凝土面层加固砌体墙抗震性能试验研究

改性活性粉末混凝土(MRPC)具有强度高、延性好、黏结性强、抹面可塑性好等特点,在砌体墙的加固工程中具有广泛的应用价值。通过对6片砌体墙(其中2片未加固墙体,4片墙体采用MRPC材料双面加固)的低周反复荷载试验,并对加固后试件的破坏形态、耗能能力、骨架曲线、延性特征分别与未加固墙体进行对比分析。结果表明:1)加固后的未受损墙体可大幅度提高抗震承载力,加固后的受损墙体不仅能恢复原有承载力,还有一定程度的提高; 2) MRPC面层加固后墙体的整体性明显提高,改变了砖墙的脆性破坏模式; 3) MRPC面层的脱开过程和面层与墙体的摩擦过程显著提高了墙体的抗震耗能能力; 4)加固后墙体在达到极限承载力后会有一个承载力"稳定期",在此阶段承载力基本保持不变,变形可稳定增加,表现出较好的塑性特征。     

基于破坏机制控制的砌体结构教学楼抗震加固设计研究

为改善既有砌体结构教学楼的抗特大地震倒塌能力,提出一种以地震破坏机制控制为目的的结构抗震加固设计思路,采用钢筋网水泥砂浆面层对结构的纵向窗间墙进行三面抗震加固,同时在墙体两端采用竖向钢筋对钢筋网进行可靠锚固,按照1/2的比例设计2个两层缩尺砖砌体子结构试验模型,通过拟静力试验分别对普通窗间墙模型和窗间墙加固模型的宏观破坏机制、承载能力、延性和耗能能力等进行试验研究。结果表明:普通窗间墙模型发生薄弱层机制,模型最终形成倒塌机制;窗间墙三面抗震加固并锚固条件下,模型发生整体型破坏,并最终形成"强柱弱梁"式延性破坏机制,窗间墙形成"摇摆"机制,模型的墙体破坏形态、承载能力、延性和耗能能力等比普通窗间墙模型均得到显著改善,验证了该加固设计方案对于控制结构破坏机制和改善结构抗震性能的有效性。     

钢筋网片改性砂浆加固石砌体墙抗震性能试验研究

为提高条石干砌石墙的抗震性能,采用钢筋网片改性砂浆对其进行加固。对4片不同加固参数的条石墙体进行低周水平往复加载试验,重点研究改性水泥砂浆强度、钢筋强度及加固方式(单面加固和双面加固)对加固石砌墙体的破坏形态、承载能力、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力等抗震性能的影响。试验结果表明:采用钢筋网片砂浆面层对墙体进行加固,能够有效提高条石墙体的受剪承载力和滞回耗能能力;采用双面加固或提高改性砂浆强度可进一步提高墙体受剪承载力;墙体采用双面加固的承载力提高幅度是单面加固墙体的3倍以上。基于研究结果提出了采用钢筋网片改性砂浆加固条石干砌石墙受剪承载力的计算公式,可供后续研究和工程实践参考。     

钢筋-砂浆面层交叉条带加固砌体墙变形能力及耗能影响分析

为探讨钢筋-砂浆面层交叉条带法加固砌体结构的延性影响及刚度特性,设计和制作了3片未加固墙与9片加固墙的拟静力试验,从延性、刚度退化和耗能能力等方面研究分析交叉条带加固法对砌体墙变形能力与耗能能力的影响。首先采用峰值延性系数指标,量化了交叉条带法对砌体墙的延性的提高程度;其次根据墙体的荷载-位移关系曲线分析得出各试件的刚度退化规律,并结合简化的受力模型,推出了加固后试件的弹性侧移刚度理论计算公式,与试验值对比结果拟合较好;最后,从耗能能力方面评价了交叉条带法在地震荷载作用下的效果。试验结果分析表明,墙体砌筑砂浆、加固面层砂浆越强,竖向压应力越大,高宽比越小,墙体延性越好。单面加固使延性系数平均提升1.8倍,双面加固提升为3.69倍,且加固钢筋配筋率缩减的影响大于条带砂浆强度的影响。     

性能增强古建筑砌体墙抗震性能试验及有限元分析

为提高古建筑砌体结构抗震性能,设计制作了3组古建筑砌体试块和3片古建筑砌体墙试件,分别利用环氧树脂和甲基丙烯酸甲酯进行性能增强。通过试块的材料力学性能试验研究其力学性能,提出了性能增强古建筑砌体的本构关系;通过墙体的拟静力试验研究了性能增强古建筑砌体墙的破坏形态、滞回性能、延性、耗能能力等。结果表明:高分子材料能够有效约束古建筑砌体结构墙体裂缝的开展,提高墙体的承载力和变形能力,其中采用环氧树脂进行性能增强后,墙体承载力和延性相对于未增强墙体分别提高了30%和31%,采用甲基丙烯酸甲酯进行性能增强后,墙体承载力和延性分别提高了18%和42%;性能增强后墙体的滞回环面积和等效黏滞阻尼系数均大于未增强墙体,耗能能力得到增强;最后根据拟合试验曲线建立性能增强古建筑砌体的本构模型,并进行了有限元分析,有限元计算结果与试验结果吻合较好,可为古建筑砌体结构抗震保护提供参考。     

高延性混凝土加固无筋砖砌体墙抗震性能试验研究

为提高砖砌体墙的抗震性能,采用高延性混凝土（HDC）对其进行加固,对4片HDC加固砖墙和2片作为对比试件的未加固砖墙进行低周水平往复加载试验,主要研究不同加固形式（构造带加固和面层加固）及墙体砂浆强度对加固砖砌体墙的滞回性能、破坏形态、水平承载力及刚度退化等抗震性能的影响。试验结果表明：采用HDC加固可显著提高墙体的承载力和位移延性,延缓墙体开裂和刚度退化,改善墙体的脆性破坏特征;HDC构造带可对砖墙形成有效约束作用,改变墙体的破坏模式。基于试件的破坏形态,提出加固墙体的承载力计算方法,并根据试验结果进行了验证。     

喷涂聚氨酯加固黏土砖砌体墙抗震性能有限元分析

为考察聚氨酯弹性体的力学性能及其对黏土砖砌体墙抗震性能的加固效果,对29个聚氨酯弹性体试样进行轴向拉伸试验,得到其在准静态条件下的三折线受拉应力-应变拟合曲线,利用ABAQUS对喷涂聚氨酯弹性体砖砌体墙建立有限元模型。通过对比6片未加固黏土砖墙试验结果,对砖砌体墙有限元模型的可靠性进行验证,利用验证后的模型研究在平面内拟静力加载条件下,不同聚氨酯弹性体层厚度(3、6、9 mm)、不同加固方式(单面加固、双面加固)对砖砌体墙抗震性能的影响。研究结果表明：无论是喷涂单面或双面聚氨酯弹性体均可提高砖砌体墙的滞回性能。相较于未加固模型,聚氨酯加固模型的峰值荷载、位移延性系数和总耗能分别提高了8.09%~10.05%、25.26%~34.02%和17.94%~19.54%。针对单面加固模型,当加固厚度在6 mm以内时,模型承载能力和变形能力随着厚度的增大略有提高;当加固厚度超过6 mm时,其承载能力和变形能力随着厚度的增大却略有降低。     

某高烈度区底部框架-抗震墙砌体房屋加固设计

对8度（0.2g）区一栋建于1960年的4层底部框架-抗震墙砌体房屋进行抗震加固设计。原结构未经抗震设计,构造柱及圈梁设置偏少,抗震能力明显不足,且底部框架-抗震墙为薄弱层。经二次鉴定,1~2层楼层综合能力指数均不满足现行规范要求。选择合理的加固方案进行加固设计：底部增加嵌砌于框架之间的填充墙,以增加其侧向刚度;采用双面钢筋网水泥砂浆面层法和高延性混凝土单面加固法进行墙体抗震性能加固。加固后,结构抗震性能满足现行规范的要求。     

预应力高强钢绞线网-聚合物砂浆加固剪力墙抗震性能试验研究

通过对9片预应力高强钢绞线网-聚合物砂浆加固的钢筋混凝土剪力墙和1片未加固对比墙试件进行低周往复加载试验,研究了轴压比、单双面加固、预应力水平对抗震加固效果的影响。试验结果表明：经预应力高强钢绞线网-聚合物砂浆技术加固后,较未加固试件,剪力墙试件的开裂荷载提高83%、屈服荷载提高100%、极限荷载提高9.5%;双面加固试件的滞回性能要优于单面加固试件;在轴压比n=0.4下,较未加固试件,单面加固试件的延性最大增幅为27.7%,耗能能力最大增幅为66.07%;双面加固试件的延性最大增幅为72.8%,耗能能力最大增幅为96.60%。此外,加固后试件的刚度显著提高,刚度退化减缓;预应力水平的提高对试件的耗能能力和刚度退化影响不大,但对延性的影响较明显。     

FRP和TRC加固砌体墙受剪性能试验研究

砌体结构的抗震性能较差,且砌体墙作为主要承载构件易在地震中受到面内剪切作用。而加固是提高砌体墙面内受剪性能的有效方法。FRP (fiber-reinforced polymer)和TRC(textile-reinforced concrete)两种材料具有轻质、高强、耐腐蚀等优势,在应用于砌体结构加固时增强效果显著。为了比较这两种材料加固砌体墙的受剪性能,采用砂浆、FRP和TRC对砌体墙进行加固,进行了加固砌体墙试件的面内受剪试验,分析不同加固方式的破坏模式、承载力、延性和耗能能力。研究表明,未加固和砂浆加固的砌体墙在破坏时有不同程度的脆性特征,采用FRP和TRC加固均可改善这一现象。在本研究试验条件下,FRP和TRC在提升峰值剪应力方面增强效果相似,但TRC加固试件在延性和耗能方面效果更好。最后,结合现有规范中的相关计算方法,计算FRP和TRC加固层的受剪承载力,并且将计算值与试验值进行对比以评估相关计算方法的合理性,结果表明相关计算方法较为保守。     

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。     

CFRP加固高强混凝土方柱的延性性能试验分析与计算

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)加固高强混凝土方柱的抗震性能,对13个高强混凝土方柱进行低周反复荷载试验,研究了试件破坏形态、滞回特性、骨架曲线、耗能能力和延性等抗震性能,探讨了轴压比、剪跨比、CFRP加固量对高强混凝土方柱延性性能的影响,给出了计算CFRP布有效约束系数和位移延性系数的公式。结果表明:随着轴压比增大、剪跨比减小,试件耗能能力和延性降低;横向包裹CFRP布可以显著改善高强混凝土方柱耗能能力和延性;与未加固试件相比,横向包裹CFRP布对轴压比较大或剪跨比较小试件的延性提高效果更为显著;随着加固量的增加,试件的耗能能力和延性增大,但增加幅度逐渐降低。     

高强钢绞线网-聚合物砂浆抗震加固既有建筑砖墙体试验研究

进行5片采用高强钢绞线网-聚合物砂浆面层加固的墙体和1片未加固的对比墙体的低周反复荷载试验,比较5种不同加固方案的破坏形态、承载力、延性和刚度退化等抗震性能。研究结果表明:采用高强钢绞线网-聚合物砂浆加固方法能有效地提高既有建筑砖墙体的极限承载力,改善墙体的延性和刚度退化,从而提高了墙体的抗震性能。分析了相应的加固机理,并提出了高强钢绞线网-聚合物砂浆加固既有砖墙体受剪承载力的计算方法。     

钢板带加固砖填充墙RC框架抗震性能试验研究

为研究钢板带加固砖填充墙RC框架的抗震性能,设计了缩尺单层单跨的纯RC框架1个、砖填充墙RC框架1个以及钢板带加固砖填充墙RC框架2个,考虑砂浆强度的影响,并对钢板带施加一定的预应力。基于低周往复荷载试验,对比分析了不同类型框架的破坏过程、滞回曲线、骨架曲线、刚度、延性和耗能能力。结果表明：钢板带加固砖填充墙RC框架可提高其承载力与耗能能力,但位移延性系数略有下降;钢板带加固基本不影响砖镇充墙RC框架的初始抗侧刚度,但是在层间位移角为1/100~1/50时,割线刚度可以提高24.6%~31.9%;螺栓孔对水平灰缝的削弱会影响填充墙的破坏形态;砂浆强度的提高会增加钢板带加固砖填充墙RC框架的初始抗侧刚度、峰值荷载与耗能能力。此外,提出了预应力钢板带加固砖填充墙RC框架的水平承载力计算方法,具有较好的预测精度。     

碳纤维布加固砌体墙的抗震特性对比研究

随着加固领域的不断发展,纤维增强复合材料加固技术应用在砌体结构领域具有重要的理论研究意义和应用价值.在碳纤维布加固砌体结构的实际工程及试验的基础上,利用有限元软件ANSYS建立模型,对“X”型和“#”型两种加固方式进行模拟分析,计算结果与试验结果相符.根据碳纤维布加固砌体墙的力学模型,选取了正八字、倒八字及菱形三种不同加固方案进行抗震特性对比分析.分析结果表明,正八字加固对提高砌体墙刚性效果最好,菱形加固是刚性与延性结合较好的一种加固方式.     

光纤传感技术在高强钢绞线加固砖墙体试验中的应用研究

进行了5片采用高强钢绞线-聚合物砂浆面层加固的墙体和1片未加固的对比墙体的低周反复荷载试验,比较了5种不同加固方案的破坏形态、延性和刚度退化等抗震性能.通过在加固墙体的钢绞线网上布设分布式光纤传感器来测得试件在各主要工况下其内部钢绞线的应变分布规律.研究结果表明:采用该种加固方法可以有效地提高既有低强度砖墙体的抗震性能.钢绞线应变分布规律与该类受力状态下的墙体应变分布一致,采用该技术可以更好的得到钢纹线应变分布情况及其在墙体加固中发挥的效率.