小开洞砌体墙抗震性能研究

为研究小开洞砌体墙的抗震性能,设计了3片小开洞砌体墙试件和1片无洞口砌体墙试件,并进行了低周往复加载试验;介绍了砌体墙试件的主要破坏过程及破坏机理,对比分析了各片砌体墙承载力、抗侧刚度及延性等抗震性能差异;基于试验建立有限元模型,研究了开洞率及洞口位置对砌体墙抗震性能的影响。结果表明：小开洞砌体墙破坏机理较实体墙发生了显著改变,无洞口墙表现为明显的转动破坏特征,小开洞墙主要表现为典型的脆性剪切破坏;开单个小洞口会削弱砌体墙的水平承载力和抗侧刚度,大幅降低墙体的延性;增加洞口数量或高度可适当提高小开洞砌体墙的抗震性能;随着开洞率的增大,墙体承载力和初始刚度逐渐下降,延性性能表现为先降低后提高的趋势;竖直方向上,洞口越往下,墙体抗震性能越差,水平方向上,洞口宜居中布置。     

带开洞的部分灌芯混凝土空心砌块砌体在拟静力往复荷载作用下的力学行为研究

在墙体上开洞,会改变墙体结构的力学性能,使得对其进行研究与设计时更加复杂。墙体的承载力和刚度,会受到墙体上开洞、以及附近有关构件的影响。曾经有研究人员对混凝土砌体剪力墙上开洞,对墙体性能产生的影响进行过一些研究,但大多数试验对象都只有一层。本文使用混凝土空心砌块砌筑了六片三层高、分别带有门洞口和窗洞口的1/2比例缩小墙体试件模型,以此为研究对象,探讨开洞对墙体性能产生的影响,并介绍所取得的初步研究成果。本文所述试验的主要目的:研究在循环荷载作用下,在部分灌芯配筋砌块砌体墙上开洞,对墙体性能所产生的影响。共在试验室制作了六片墙体试件,其中三片为带门洞口的墙片,另三片为带窗洞口的墙片。试验中发现:这些墙体试件的承载能力逐渐下降,最后会发生受剪破坏。本文认为,使得试件能够呈现类似框架结构的力学行为,得益于在墙体试件顶部所设置的砌块系梁构造。试验过程中出现砂浆水平裂缝、对角型破坏,均表明试件是受剪破坏。     

型钢加固既有砖墙的抗震性能有限元分析

本文提出一种新型型钢加固方案对砌体墙进行加固,并基于大型通用有限元软件ABAQUS建立砌体结构模型,对加固前后墙体在低周往复荷载作用下的抗震性能进行了有限元模拟分析。通过对比不同加固截面形式的试件的滞回曲线、骨架曲线及应力分布图等,分析了不同型钢加固方案对该类砌体结构抗震性能的影响。分析表明,砌体结构采用交叉桁架加固的效果优于采用其他截面形式的加固效果;但由于桁架直腹杆承受应力较小,对承载力的提高贡献不大,故采用斜腹杆桁架截面形式加固更为合理。     

复材网格加固砌体墙抗震性能分析

研究表明,复材网格加固砌体结构对于砌体结构抗剪承载力、整体性等具有明显提高,但是仅仅研究抗剪性能不足以指导复材网格加固砌体墙的应用,尚需对复材网格加固砌体墙的抗震性能的提高效果进行研究。通过分析6个砌体墙试件的拟静力试验结果,研究了不同试验条件下复材网格加固对砌体墙抗震性能的影响。     

复合材料网格加固砌体墙抗剪试验研究与分析

传统砌体结构加固方法在抗剪性能、耐久性、耐腐蚀性等方面存在一定缺陷,对此,提出了纤维增强复合材料网格加固砌体结构的新型加固方法,以期获得更好的砌体结构抗剪加固效果。对6个砌体墙试件进行拟静力试验,研究不同试验条件下复合材料网格加固对砌体墙抗剪性能的影响,提出复合材料网格加固砌体墙抗剪承载力的计算式。     

装配式钢框架-减震围护墙的构造与机理研究

针对装配式钢框架结构存在的带门窗洞口围护墙体系易遭受地震破坏以及围护墙的附加刚度和约束效应对结构抗震不利等问题,提出一种开设门窗洞口的减震墙体——减震围护墙。为验证装配式钢框架-减震围护墙的工作机制,采用ABAQUS软件对减震围护墙（开洞）-框架单元、普通围护墙（开洞）-框架单元和减震墙板（未开洞）-框架单元进行建模分析,对比研究不同墙体对框架附加刚度、墙板应力和洞口变形的影响。结果表明：与普通围护墙相比,减震围护墙为框架提供的附加抗侧刚度和水平承载力大大减小,解决了普通围护墙过强的约束作用和附加刚度效应对结构抗震不利问题;在大位移加载工况下,减震围护墙一方面可避免墙体破坏,另一方面可减小或避免门、窗洞口变形,起到保护门、窗部件作用,从而保证地震时逃生和震后开展应急救援工作;减震围护墙对框架的附加作用主要由减震层提供,门窗开洞对框架受力性能影响较小;设置减震围护墙可避免门洞或窗洞洞口角部发生局部破坏;装配式钢框架-减震围护墙的“墙-梁”型连接构造合理可靠,门窗开洞对连接件受力影响较小。     

碳纤维布抗震加固开门窗洞口砌体墙片的试验研究与受剪承载力分析

通过对6片开门窗洞口砖砌体墙片在低周往复荷载作用下的抗震性能试验研究,探讨碳纤维布用于抗震加固无筋开洞口墙片的破坏形态、受力特性和加固效果,对比不同碳纤维布粘贴方式对无筋开洞口砌体墙片抗震加固效果的影响,据此建议对地震区开窗洞墙体采用沿洞口周围粘贴碳纤维布并在窗洞角部附加锚固碳纤维布条的有效加固方式,对开门洞墙体采用沿洞口周围粘贴碳纤维布并在宽墙肢上对角粘贴碳纤维布的有效加固方式。同时根据试验研究结果,建立以碳纤维布拉杆机制为基础的碳纤维布加固开洞口砌体墙片的受剪承载力计算模型,计算结果与试验结果吻合较好,说明该计算模型能较好地反映碳纤维布与无筋砌体墙体共同工作的受力机理,可供工程设计参考使用。     

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。     

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。     

碳纤维加固砌体墙抗震抗剪承载力计算及模拟

对CFRP加固砌体墙进行了相关研究。通过Matlab软件对大量数据进行了拟合分析,推导出CFRP加固砌体墙抗减承载力的修正计算公式,并通过ABAQUS有限元模拟软件对不同竖向压应力与不同高宽比下的碳纤维布加固砌体墙试件进行了低周往复荷载试验模拟,与推导公式进行了对比验证,发现二者能良好吻合。通过数值模拟与试验分析,研究了不同因素下CFRP加固砌体墙承载力、刚度、延性系数及耗能能力等抗震性能。     

大开间约束砖砌体开窗洞墙片的拟静力试验研究

本文对6片约束形式不同的带窗洞的大开间约束砖墙片进行了低周反复荷载试验,研究不同约束形式的带窗洞约束砖砌体的受力机理与破坏形态,探讨其抗震性能;论证了:在窗洞四周加设钢筋混凝土加密柱和约束水平条带的墙片,其抗剪能力、变形能力和延性都有所提高,卸荷后裂缝闭合,砌体墙"裂而不散",整体性保持好,具有良好的抗倒塌性能。     

碳纤维布加固开洞砖墙体试验研究及有限元分析

对碳纤维布加固开洞墙体在低周期往复荷载作用下的抗震性能进行了试验研究及有限元模拟分析,通过对比加固前后试件的受力、变形及破坏特征等,分析了碳纤维布加固对该类砌体结构抗震性能的影响,并比较了不同方案的加固效果.研究表明碳纤维布用于低强度墙体的抗震加固是有效的.     

单面钢筋网砂浆面层和混凝土板墙加固开洞砖墙抗震性能试验研究

为研究单面钢筋网砂浆面层和单面混凝土板墙加固老旧砌体结构住宅的抗震性能,通过6个开洞砖墙加固试件的拟静力试验,研究其破坏过程及破坏模式、滞回性能、承载力、刚度退化、延性及耗能能力等,结果表明:植筋连接措施能保证在试验全过程中后加面层或板墙与原砖墙的协同工作性能;单面面层和板墙加固能够显著提升开洞砖墙的抗震性能,可用于老旧砌体结构住宅的纵墙加固以避免入户作业。以GB 50702—2011《砌体结构加固设计规范》和JGJ 116—2009《建筑抗震加固技术规程》为参考依据对加固砖墙受剪承载力的计算方法进行了分析,并对标准规定的面层和板墙加固砖墙受剪承载力计算方法的适用范围进行了探讨。对于窗间墙高宽比适中、竖向压应力较高、砌筑砂浆强度较低的砖墙,GB 50702—2011《砌体结构加固设计规范》中面层加固砖墙的受剪承载力计算公式偏于保守,统一采用板墙加固受剪承载力计算公式则与试验结果更为吻合; JGJ 116—2009《建筑抗震加固技术规程》中面层和板墙加固砖墙受剪承载力计算方法在加固面层砂浆和原砌筑砂浆强度较低时仍然适用,且略偏安全。     

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。     

混凝土板墙加固砖砌体墙的研究与分析

介绍了混凝土板墙加固砖砌体墙的试验过程及现有的承载力计算方法背景。通过对不同形式的10面墙片进行水平低周反复荷载加载试验,研究了砖墙、单双面加固墙片以及震前震后加固墙片的工作性能,分析了砖砌体墙砂浆强度、混凝土板墙厚度、震前与震后加固、单双面板墙加固等因素对原砖墙承载力、刚度以及延性的影响。可看出加固后墙片的抗震性能得到显著提高,双面厚60mm混凝土板墙加固后墙片的抗剪承载力等同于厚120mm混凝土剪力墙。同时,验证了建筑抗震加固规程中承载力增强系数取值的合理性。     

用FRP加固配筋混凝土砌块砌体墙在模拟环境荷载作用下的力学性能研究

纤维增强复合材料(FRP)在配筋砌体和混凝土结构加固领域,已经得到广泛应用。但对用FRP加固的砌体(或构件)的力学性能,特别是在恶劣环境下工作的构件性能,研究仍然不够充分。本文以采用在基材表面嵌入FRP方法(NSM-FRP),加固配筋混凝土砌块砌体试件,并对试件的力学性能进行研究;主要针对试件在经受不同环境荷载后的抗弯性能进行研究,分析了不同类型环境荷载对其力学性能的影响。本文所述试验,是将FRP加固后的混凝土砌块墙体试件,置于由电脑控制的环境模拟舱内,对其施加了350次不同环境荷载的循环,以模拟现实的自然环境条件。该环境条件模拟了美国中部地区20年的典型气候条件。共砌筑了7片配筋混凝土砌块砌体墙片试件,其中一片的原材料、几何参数与其它试件完全相同,但未进行加固处理的墙片试件作为参照组试件。上述墙片试件内布有低碳钢、配筋率(ρ)相同。本文将研究对象分为两组,每组有三个试件,采用NSM技术,分别使用碳纤维筋(CFRP)、玻璃纤维增强材料(GFRP)筋和碳纤维织物片(CFRP)对三个试件进行加固处理。第一组试件经过至少28天的实验室养护后进行力学试验,另一组则进行为期72天模拟自然环境条件的养护后,再进行试验。墙片试件成型养护后,需要承受加载速率为1.27mm/min的四点循环加载,以测试其抗弯承载力。试验结果可知,对比用CFRP筋和GFRP筋加固的墙片试件,用CFRP筋加固墙片受养护条件影响更大。加固后的配筋混凝土砌块砌体墙片的破坏形态包括两种,分别是混凝土砌块受剪破坏和FRP加固材料从砌体表面的剥离破坏。     

砌体剪力墙的受剪性能及其承载力计算

本文研究无洞、开洞、无筋以及水平配筋砌体剪力墙受剪性能及其承载力计算,在全面分析影响砌体剪力墙受剪性能的主要因素的基础上,采用弹性有限元法和作者建立的砌体破坏准则,分析了开洞墙的应力分布、裂缝形成及其出现的先后顺序,并提出了不同高宽比、竖向压应力、开洞率、无筋或配筋墙的水平开裂荷载、受剪承载力计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好。该方法弥补了现行规范未考虑墙体高宽比影响的不足,扩大了竖向压应力较大时的应用范围,可供砌体结构设计和研究参考。     

灌浆与钢箍加固震损砖墙的抗震性能试验研究

为准确评价汶川地震中地震损伤砖石古塔砌体墙在加固修复后的抗震性能,试验研究了灌浆与钢箍复合加固震损砌体墙筒试验模型的相关抗震性能参数。以四川某震损古砖塔为样本,研制了四种单层砌体墙筒初始试件,模拟地震作用使其破坏,采用灌浆与钢箍进行加固修复,制作所需试件,通过低周反复荷载试验,得到了试件的相关数据。试验结果表明:与未损伤的原结构相比,灌浆与钢围箍复合加固可提高震损砖砌体结构的延性与耗能能力,但对提高震损结构刚度的贡献不大,修复结构的开裂荷载亦有所降低。     

CFRP加固砌体墙抗震性能试验研究及有限元分析

对CFRP加固后砌体墙在低周期反复荷载作用下的抗震性能进行了试验研究及有限元模拟分析,通过对比加固前后试件的受力、变形及破坏特征等,分析了CFRP加固对该类砌体结构抗震性能的影响.研究表明,CFRP用于砌体墙片的抗震加固是很有效的.     

冷弯薄壁型钢开洞组合墙体抗剪性能研究

对4片足尺冷弯薄壁型钢组合墙体的抗剪性能进行了水平加载试验.通过建立考虑材料和几何非线性影响的有限元模型对试验试件的抗剪性能进行数值模拟.采用有限元方法对开有不同尺寸洞口的组合墙体的抗剪性能进行数值分析,提出了开洞组合墙体抗剪承载力的建议计算方法.结果表明:开洞组合墙体的破坏主要发生在洞口处;开有门、窗洞口的试件在墙面板角部出现45.方向的压溃和撕裂现象;当构造相同时,开洞组合墙体的抗剪承载力和抗侧刚度均随开洞率的增大而逐渐降低;提出的开洞组合墙体抗剪承载力的建议计算方法计算结果与ANSYS计算结果吻合较好,可供实际工程设计参考.