预应力加固砌体墙抗震性能研究

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砌体材料中大多都是天然材料,取材容易,造价经济实惠。砌体结构的隔热保温性能优异,耐火性能良好,房屋既美观又舒适。由于上述优点使砌体结构在建筑行业中应用普遍。但随着我国房屋抗震等级与设防烈度的提高,我国现存砌体结构房屋抗震措施严重不足,更有房屋基本处于一个不设防状态,很难抵御强震,在大震下会出现整体或者局部的坍塌,造成人员与经济的损失。所以对既有砌体结构房屋进行抗震加固尤为重要,为此本文提出在砌体结构外侧施加横向预应力加固技术。本文主要工作及结论如下:本文对1片未加固的整截面无筋砖砌体墙和1片采用体外横向预应力加固法的砖砌体墙进行竖向压力与低周往复水平荷载共同作用下的拟静力试验,对比两试件的滞回曲线、骨架曲线、荷载与位移、延性、刚度退化、耗能情况等分析墙体的抗震性能。试验结果表明:预应力加固的砖砌体墙比未加固墙体滞回曲线更加饱满,其峰值荷载、极限荷载、极限位移均远大于未加固墙体。开裂荷载提高了41.49%,峰值荷载提高了46.47%,延性系数提高了1.85倍,整体刚度高于未加固墙体,且刚度下降速度较缓。总耗能比未加固墙体提高了3.28倍,耗能系数提高了1.48倍,说明采用体外横向预应力筋加固法能增强墙体的耗能能力和抗震能力。建立四组有限元分析模型,进行参数补充分析,变量参数为预应力水平和轴压比。首先对试验墙体进行非线性有限元模拟分析,将模拟结果与试验结果进行对比,发现误差较小,验证了模型的的准确性。其次将四组模型的模拟结果进行对比,得出以下结论:较未加固墙体模型相比,加固模型峰值荷载提高幅度为46.22%-84.19%,延性系数提高幅度为21.59%-73.30%,总耗能平均提高6.36倍,耗能系数平均提高1.33倍。另外提升预应力水平可以使墙体抗剪承载力有所提升,但墙体的变形能力与耗能能力稍有下降。当预应力水平进一步增大,产生的负面效果大于其本身的作用,最终导致墙体承载力下降。轴压比的提高利于墙体抗剪承载力提升,但当竖向压应力接近砌体的抗压强度值时,会使墙体产生严重的脆性破坏,减弱墙体抗剪承载力与变形能力。综上证明了采用体外横向预应力加固法能大幅提升砖砌体墙的抗震能力,对砌体结构来说是一种高效且简便的加固方法,具有一定可行性,对实际工程提供了科学依据,具有一定的指导意义。
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