采用预制RC构件加固的砌体结构抗震性能研究

【摘要】：北京市于上世纪60-80年代建造了大量砌体结构住宅建筑,这些建筑在设计时,仅仅考虑了竖向荷载作用,并没有充分考虑过结构的抗震能力,难以满足目前的抗震设防要求,已经成为首都防震减灾工程中的薄弱环节,亟待解决。传统砌体结构加固方法存在工程造价高,现场湿作业量大、施工工期长、加固效果不明显等缺点,某些加固工艺还需入户施工,严重扰乱了居民的正常生活。 本文比较了传统砌体结构加固方案的优缺点后,提出了一种基于装配式技术的砌体结构加固方案,即采用预制钢筋混凝土贴墙墙板对砌体纵向墙体进行加固以及采用预制钢骨混凝土剪力墙对砌体横向墙体方向进行加固的技术。对纵向墙体加固,本文提针出了三种解决方案——“灌浆”、“销键”以及“灌浆加销键”。构件试验结果表明,这三种加固方案均能显著提高原有素砖墙的极限承载能力、延性以及耗能特性,但从与原有砌体结构共同工作的角度来看,“灌浆加销键”方案最优;对于横向墙体方向加固,本文提出了一种新型预制钢骨混凝土剪力墙,构件试验结果表明,该新型预制钢骨剪力墙具有良好的抗震能力。 为了考察该加固方案的有效性,本课题组依据北京市建筑设计研究院编制的73年乙类砌体住宅标准图在中国地震局工程力学研究所结构工程实验室建设了五层足尺试验模型,试验模型的材料均按照实际建筑现场测试的材料属性进行调配。按照预定方案进行加固施工作业后,对结构横墙方向和纵墙方向进行了拟静力及拟动力试验。实际施工过程及试验结果均表明,该加固方案能够有效避免传统砌体结构加固施工过程中施工周期长、现场湿作业量大、加固费用高以及环境影响大的缺点,且能够显著提高未经过抗震设防设计的砌体结构的抗震性能并满足当前加固设计抗震规范要求。 为了能够与原有未加固的砌体结构作一定对比,本文利用通用有限元分析软件ABAQUS对未加固砌体结构及加固后砌体结构的承载能力进行了数值模拟,数值模拟结果表明,加固后砌体结构具有良好的抗震性能。 由于时间有限,本文并未对采用该新型加固方案砌体结构地震作用下的受力特性及传力路径进行理论分析,也尚未提出采用该加固方案设计所需要的设计公式,这一部分问题将在未来逐步解决。