钢筋网砂浆面层加固带端柱约束砖墙抗震性能试验研究

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砌体结构由于具有造价低廉、易于就地取材、耐火性好、良好的保温隔热性能以及施工操作简便等优点,在世界各国都得到了普遍应用。但砌体结构特别是无筋砌体结构的整体性较差,承载力较低,当砂浆强度低、抗震构造措施不足时抗震性能很差。我国在建国后建设的大量砌体结构建筑物,有的已经接近设计基准期,还有许多建筑因种种因素致使材料性能劣化;再者,随着我国经济的不断发展,结构的设计标准、抗震标准也在不断提高,许多已有砌体结构建筑已不适应现行的安全标准。研究砌体结构抗震加固技术对提高砌体结构的抗震性能,减小地震引起的经济损失和人员伤亡至关重要。钢筋网水泥砂浆面层加固法对提高墙体的抗震承载力、延性有明显的效果,而且施工技术较为简便,是目前砌体结构抗震加固最常采用的方法之一。目前的研究成果考虑因素仍不够全面,均未考虑被加固墙体端部有构造柱约束的情况。另外,对于未设置构造柱的墙体,为了保证钢筋网水平钢筋的有效锚固,可考虑采用增设构造柱和钢筋网水泥砂浆面层共同加固的方法。因此,研究考虑端柱约束作用的钢筋网砂浆面层加固砖墙抗震受剪机理、建立抗震受剪承载力计算公式,对工程加固具有重要的指导意义,可以更合理地进行砖墙抗震加固设计,节约资源。本文对十片带端柱钢筋网水泥砂浆面层加固砖墙进行拟静力试验研究,表明该加固方式对砖墙抗震性能有显著的提高。通过对试验结果分析得到以下主要结论:1.钢筋混凝土—砖砌体组合构造柱与普通构造柱相比具有相同的作用效果,可改善砌体的抗震性能;2.设有构造柱(或增设构造柱)的墙体采用钢筋网砂浆面层加固后,当构造柱间距适当时,砖墙的破坏形态由脆性受剪破坏转变为偏塑性的受弯破坏;3.采用构造柱和钢筋网砂浆面层加固的砖墙试件,其破坏过程可分为三个发展阶段:弹性阶段,弹塑性阶段,破坏阶段;4.试件的骨架曲线可简化为三折线模型,三种因素对三折线模型的影响都具有规律性,且高宽比的影响最大;5.延性表征结构弹塑性阶段的变形能力,高宽比越大,试件的延性越好,构造柱配筋越多试件的延性越好,轴向压应力越大,试件延性越好;6.试验考虑的三种因素中,高宽比对开裂刚度影响最大,开裂刚度随高宽比增大而减小,其次为试件构造柱配筋,开裂刚度随构造柱配筋的增大而减小,而轴向压应力对开裂刚度的影响没有规律性。7.试件开裂前,刚度曲线基本保持为直线,试件开裂后,刚度迅速降低,且下降很快,主要是前期裂缝出现比较快,新裂缝的大量涌现,同时伴随着已出现裂缝的迅速发展,因此下降速度很快。裂缝发展后期,构件的薄弱部位裂缝继续发展,其余部分由于分担不到更大的荷载而不再发展,此阶段损伤积累比较慢,曲线下降的越来越缓慢。达到极限荷载后,裂缝不会再产生和发展,主要是受压侧混凝土开始慢慢被压碎,拉侧钢筋屈服后慢慢拉伸,此时试件的刚度基本保持为缓慢下降姿态,曲线开始趋于水平。8.基于试件的破坏形态和数据的分析,试件开裂时简化为悬臂梁模型,利用弯矩作用下受弯截面的最大应力求法推导出了开裂荷载公式;9.试件达到极限荷载时,简化为三角形桁架,给出了极限荷载公式。
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