多层砌体结构历史建筑抗震加固设计研究

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砌体结构自身存在使用功能不全、抗拉强度与抗剪强度低、抗震性能较差等缺点。砌体结构历史建筑由于服役时间较长,建筑物抗震性能不能满足新版抗震规范要求,因其自身的历史文化价值和建筑艺术价值导致不能拆除重建,因此需要对此类历史建筑进行抗震安全性鉴定以及后续的加固处理,以延长其使用年限。中原工学院中原校区主教楼为郑州市第一批历史建筑,本文以中原工学院中原校区主教楼为工程背景,通过对砌体结构历史建筑进行抗震鉴定及加固后的抗震性能的研究,研究成果可为类似多层砌体结构历史建筑的抗震加固改造提供参考,研究内容可分为以下几个方面:(1)根据现勘查结果和原始建造数据对建筑物进行抗震鉴定,找出结构的主要缺陷。利用PKPM建立结构模型,结合建筑信息对比规范要求对主教楼构造措施、结构承载力和安全性进行鉴定,计算综合抗震能力指数并利用PKPM复核计算建筑物抗震承载力,得到抗震鉴定结果,进行加固设计方法的选择及其结构分析和基础的复核计算,为结构加固做准备。(2)结合鉴定分析结果,明确各构件存在的问题,建筑物主要缺陷为砖墙和砌筑砂浆强度过低导致建筑物整体抗震性能不满足规范要求,考虑到砌体结构历史建筑的特殊性,对承重砖墙采用钢筋混凝土板墙加固或钢筋网水泥砂浆两种加固方法进行加固改造。(3)根据加固方法不同和面层厚度不同制定多种加固方案,通过PKPM软件针对两种加固方法不同加固厚度进行有限元模拟分析,并采用规范公式验证加固后墙段的抗震承载力,计算结果表明,采用钢筋网水泥砂浆加固砖墙时,部分墙段加固后的抗震承载力仍不满足规范要求;采用钢筋混凝土板墙加固时,建筑物薄弱楼层的综合抗震承载力满足规范要求且各墙段抗震承载力均满足规范要求。结合各构件加固方法适用条件和建筑物自身特性,确定最优加固方案并给出各节点加固详图。运用PKPM软件对结构进行抗震验算、第二级抗震鉴定,对比加固前后建多层砌体结构历史建筑抗震性能,计算结果表明,加固后的多层砌体结构抗震能力有很大提升,综合抗震能力指数满足规范要求,加固改造达到了预期效果。
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