國外砌體結(jié)構(gòu)加固技術(shù)研究

國外砌體結(jié)構(gòu)加固技術(shù)研究

當(dāng)?shù)卣?、強風(fēng)和爆炸等外部載荷作用于銅層結(jié)構(gòu)時，它會導(dǎo)致銅層結(jié)構(gòu)的變形和位移。若施加的荷載超過砌體結(jié)構(gòu)承載能力時，就會產(chǎn)生裂縫。外荷載不斷增加，裂縫就會不斷擴展，最終會引起結(jié)構(gòu)大面積或整體坍塌。在不同外荷載作用下，砌體結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生不同的破壞形式，且破壞等級也不一樣。因此，加固砌體結(jié)構(gòu)前應(yīng)先了解針對何種外荷載。本文主要探討地震、強風(fēng)和爆炸3種常見外荷載的作用。國外針對砌體結(jié)構(gòu)的加固工作提出了多種加固修復(fù)措施，其主要目的是提高結(jié)構(gòu)的承載力或延長結(jié)構(gòu)倒塌時間。1減小地震負(fù)荷1.1幅減少從基礎(chǔ)補給上的地震荷載圖2基礎(chǔ)隔震的做法是通過隔震墊把砌體結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)分開，以大幅減少從基礎(chǔ)傳給上部結(jié)構(gòu)的地震荷載（圖1）。通過這種方法，地震作用可減小5到6倍。基礎(chǔ)隔震技術(shù)可用于從低層到中高層砌體建筑，特別是具有文化價值的歷史建筑。Seki1.2降低結(jié)構(gòu)振動抗震阻尼器是一種安裝在建筑上用來消耗因地震作用產(chǎn)生的能量的裝置。地震發(fā)生時一部分能量會被阻尼器吸收，可減少結(jié)構(gòu)的上部振動，結(jié)構(gòu)在地震中遭到損壞的可能性就會降低。目前，抗震阻尼器在框架結(jié)構(gòu)修復(fù)加固中應(yīng)用較多，但在砌體結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用還較少。Gocevski等2提高組件強度2.1維混凝土厚度噴射混凝土是先在砌體墻上固定一層鐵絲網(wǎng)，然后在其表面噴射一層混凝土，其厚度一般為70～150mm。為使剪力更有效地在砌體構(gòu)件和噴漿混凝土連接界面間傳遞，往往需在砌體墻中埋入抗剪切銷釘。ElGawady等Karantoni等2.2高強砂漿的制備鋼絲網(wǎng)水泥砂漿加固法是在砌體墻表面固定一層鋼絲網(wǎng)，再在表面抹厚10～15mm高強砂漿。由于鋼絲網(wǎng)水泥砂漿可在墻體破裂后提供約束，因此，其加固效果取決于鋼絲網(wǎng)水泥砂漿的力學(xué)性能。Abrams等2.3砂漿注入注漿的主要目的是通過在空隙或裂縫處填充灌漿料來恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性，可恢復(fù)構(gòu)件的初始強度和剛度。Schuller等2.4創(chuàng)造新的砌體墻以加密固定其截面面積。根據(jù)利用下雙葉墻連接技術(shù)是通過增加無筋砌體構(gòu)件的有效厚度來增加其截面面積。該法最常被用來加固單葉砌體墻，具體做法是在單葉砌體墻旁再建一面墻體，然后填充砂漿將兩面墻體結(jié)合為整體。Wang等2.5灰色裝飾有些砌體建筑砌塊還保持完整或僅輕微損壞，但砂漿卻嚴(yán)重退化。對此可用強度更高的砂漿替換退化砂漿，但效果不明顯。Tetley等2.6鋼板和砌體材料在砌體結(jié)構(gòu)表面粘貼或包鋼板，可有效提高整體結(jié)構(gòu)的強度和延性。外粘的鋼板可代替砌體構(gòu)件承擔(dān)外荷載。相對于砌體材料，鋼板可承擔(dān)更大的荷載且有更好的延性。Taghdi等2.7預(yù)測力塊先在砌體墻上沿豎直方向鉆孔，在孔里放置預(yù)應(yīng)力鋼筋，再將預(yù)應(yīng)力筋固定在墻體上，以提高結(jié)構(gòu)的強度及延性。Amiraslanzadeh等2.8聚苯乙烯材料聚丙烯材料是一種非常便宜的包裝材料，它有好的延展能力。Sathiparan等2.9竹筋加固Meguro等2.10纖維增強材料frp研究發(fā)現(xiàn)，用FRP加固或修復(fù)砌體構(gòu)件可提高強度1.1～3倍。Alcaino等2.11網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將高強鋼材固定在砂漿灰縫位置，每mCorradi等3提高結(jié)構(gòu)完整性3.1無筋砌體載抵抗能力構(gòu)造柱和圈梁都是通過約束所在層的建筑使該層形成整體，既可提高平面內(nèi)的荷載抵抗能力，也可提高平面外的荷載抵抗能力。該法可提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向強度1.5倍，提高側(cè)向變形能力和耗能能力50%。雖然該法對提高無筋砌體結(jié)構(gòu)的承載力有限，但可顯著提高結(jié)構(gòu)的延性及耗能能力。該法適用于新建的砌體結(jié)構(gòu)。3.2加固圈梁以恢復(fù)功能砌體結(jié)構(gòu)同時設(shè)有圈梁和構(gòu)造柱抗震性能就可提高。在某些狀況下，圈梁受損或本身就較脆弱，可通過加固已有的圈梁來使其恢復(fù)功能。該法也適用于新建建筑或加固已受損的圈梁。3.3豎向拉拔性體的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)因不均勻沉降會造成傾斜。采用拉桿可矯正傾斜的構(gòu)件使其回歸原位。對未損壞的結(jié)構(gòu)，采用拉桿可提高結(jié)構(gòu)整體性。豎向拉桿可提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能。為避免鋼筋腐蝕，拉桿表面要做防腐處理。3.4抗拉和抗彎能力由于砌體結(jié)構(gòu)中的砂漿強度低，通常不考慮其抗拉強度。在砂漿中摻入增強纖維可提高其抗拉和抗彎能力，結(jié)構(gòu)的整體強度也得到提高。在砂漿中摻入石膏和復(fù)合玻璃纖維加固砌體填充墻后可在砌體墻平面外方向上防止墻體發(fā)生開裂，也可在平面內(nèi)減少墻體破壞，加強結(jié)構(gòu)延性。但該法對結(jié)構(gòu)整體強度的提高不顯著。4不同加固方法的比較分析評估砌體結(jié)構(gòu)加固方案時，加固效果和成本是最主要的考慮因素，不同方案的加固效果和成本見表1。表2針對不同加固方法給出建議，供應(yīng)用參考。5不同加固方法的對比實驗結(jié)果