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砌体结构是我国广大农村地区普遍存在的一种结构形式。近年来一系列严重的地震、泥石流等地质灾害频发,由于砌体结构的倒塌或破坏造成大量的人员伤亡和财产损失,村镇砌体结构普遍缺乏安全可靠性的问题日益突出。因此,在发展新型合理的建筑体系的同时,对既有村镇砌体结构进行加固改造提高其抗震性能,对提高村镇房屋的安全性具有现实意义。
为了解我国大部分地区村镇房屋的结构现状,本文作者及课题组成员进行了大量的实地调查研究,调研地区包括北京、河北、山西、内蒙古、山东、安徽、江苏、福建、江西、浙江等23个省市自治区,79个行政村。通过对收集的资料进行汇总和分析,掌握了我国大部分地区农村房屋结构现状和特性,对村镇房屋的抗震性能和存在问题有了较深的认识:普通村镇房屋的抗震承载力较低、结构安全性较差,有必要进行抗震加固。但是基于村镇经济条件欠发达的实际情况,提出综合、经济、有效、实用的加固方法更有利于推广和发展。
为了进一步了解村镇砌体结构房屋的抗震性能,本文对近年来发生的较大地震中村镇砌体结构房屋的震害进行了分析,包括砖木结构、砖混结构、底框砖混结构、石砌体房屋、空斗墙和空心砌块房屋,对每种结构形式在地震作用下的破坏机理进行了详细的分析和研究。
在调研和分析的基础上,本文从村镇建筑的实际情况出发,对采用双面抹水泥砂浆、钢丝网-水泥砂浆、局部配筋加强带和角钢-打包带加固的砖墙的抗震性能进行了验证性的试验研究。通过低周反复荷载试验,结果表明双面抹水泥砂浆能使极限承载力提高80%,但是延性没有提高;双面钢丝网-水泥砂浆能使砖墙的极限承载力提高1倍以上,延性提高3~4倍,但是造价较高;配筋加强带能使极限承载力提高79%,延性提高3倍,且造价较低;角钢-打包带能使延性系数提高到4.78,极限承载力提高34%,造价最低。采取4种方式加固后的墙体抗侧移刚度和耗能能力有较大幅度提高。对比4种加固方案发现,局部配筋加强带和角钢-打包带加固的砖墙的综合加固效果最为显著。
最后,本文对现有的砌体结构的抗剪强度理论进行了简要的综述,包括主拉应力理论、剪摩强度理论以及国内外一些专家和学者提出的研究成果。介绍了几种针对砌体墙片加固的极限承载力计算公式,对本文的试验结果进行了验证并建议对村镇砌体结构各种加固方式的抗震承载力计算方法做进一步的研究和分析。