碳纤维布加固砌体结构抗震性能试验研究及理论分析

【摘要】： 纤维加固技术在混凝土结构中的研究与应用已日渐成熟，而在砌体结构方面还处于探索阶段，要推广应用并颁布相关技术规程仍有大量的基础研究工作要做。砌体结构由于其材料的脆性性质，抗震性能较差。随着使用年龄的增加和抗震设防标准的提高，砌体房屋的抗震加固问题日益突出。国内大量存在的砌体房屋以及世界范围内分布的各种历史优秀建筑都亟需进行修复、加固和保护，因此对纤维加固砌体结构的研究具有十分重要的现实意义。 目前，国内对纤维加固砌体结构的研究刚起步，研究范围较窄、试验量较少。国外，尤其是欧洲，纤维加固砌体房屋的工程实例不少，但经检索尚鲜见系统的试验研究和理论探讨。本文对碳纤维布加固砌体结构进行了一次全面的探索性研究，针对不同类型的砌体结构进行试验研究、承载力计算及有限元分析等三个方面的探讨，提出了一些崭新的思路和方法： 1对16片砖墙及7根砖柱进行碳纤维布加固试验，分别研究了不同类型的墙片在水平低周期往复荷载作用下的抗震性能，以及砖柱在轴心与偏心受压下的抗压性能，对比分析了加固前后试件的受力性能与变形特征，并对不同加固方案的效果进行了分析比较。试验结果证明，采用碳纤维布加固后的砌体墙，其开裂荷载、极限荷载、延性与耗能等指标提高明显；砌体柱抗压性能也有一定程度提高，但幅度不大。其中，历史建筑的碳纤维布加固、墙体弯拉破坏的底部锚固、窗洞粘贴碳纤维布方式、带门洞墙体加固方法、砌体柱须满包等均反映了本文的一些新的思路。 2在试验研究的基础上，分别对不同类型墙体建立了简化计算模型，并提出了加固计算公式。通过计算分析与试验数据的对比，证明本文公式计算结果可以较好地与试验数据吻合，并具有一定安全裕度，可以应用于实际工程设计。其中，对开洞墙体建立的计算模型和公式体现了简洁适用的计算特点。 3在试验研究的基础上，通过有限元分析，探讨了开窗洞墙体和未开洞墙体的加固效果，并对未开洞墙体进行了不同高宽比的探讨。有限元分析中，本文并未简单地运用已有程序作过程分析与运算，而是针对砌体结构的特征，用接触单元模拟砂浆作用，建立砖块、砂浆离散模型，对砌体结构有限元分析进行了有意义的探索。 最后，在总结论文工作的基础上，提出了本课题尚待解决的问题。