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ECC加固砌体结构的试验研究报告
作者: 时间:2019/12/31 点击:518

本课题是上海市工程结构安全重点实验室自选课题,项目编号为2015-ZX01,课题研究期限为201510月~20196月。我国目前还存在大量未进行抗震设防或抗震设防不足的既有砌体房屋,尤其是大量的住宅和中小学校舍,人群密集,一旦发生地震,严重影响人民群众的生命财产安全,后果十分严重。上海作为我国经济中心城市,也仍然存在大量不满足抗震要求的砌体结构房屋,周边村镇自建房普遍存在未设圈梁构造柱、采用预制板楼面、横墙间距过大、外廊式布局等抗震能力薄弱环节。目前,研制ECC的技术相对成熟,文献资料中查询到的相关研究,尚无专门针对单面以及双面加固效果的对比以及有无圈梁构造柱的对比研究,且已有研究结论中,双面加固以累积耗能比较ECC加固的优越性,单面加固以承载能力提高比较ECC加固的优越性,在一定程度上存在比较指标不一致的情况。针对ECC材料加固技术研究现状,课题对ECC单面和双面加固砖墙、ECC单面结合圈梁构造柱加固砖墙以及ECC加固砖房模型进行系统的试验和数值模拟研究。通过对比单双面加固砖墙及结构模型的效果,提出一套简便实用的抗震加固设计方法,并且满足最小干预原则、做到基本不入户施工。课题完成的主要研究内容以及形成的研究结论有:

(1) ECC加固砖墙的试验与数值分析研究

通过10个砖墙试件的低周往复加载试验,系统地研究了ECC全墙面面层加固和圈梁构造柱式面层加固、单面和双面加固、无配筋面层加固和配筋面层加固等不同加固形式对砖墙破坏形态、滞回特性等力学性能的影响,并使用有限元分析软件对砖墙试件进行建模分析,将数值模拟结果与试验结果进行了对比分析。研究结果表明:ECC加固砖墙的抗震性能优于水泥砂浆面层加固的砖墙,同条件下,ECC加固方法可以更有效地提高墙体的承载能力和变形能力。

(2) ECC加固砌体结构模型的数值分析研究

为研究ECC加固砌体结构在地震作用下的抗震性能和破坏模式,分别对未加固砌体结构模型M1ECC单面加固厚度5mm砌体结构模型M2ECC单面加固厚度10mm砌体结构模型M3进行了数值模拟对比分析,结果表明:ECC加固方法可以显著减缓砌体结构模型的开裂,但是不会改变砌体结构的破坏方式;ECC加固方法可显著提高砖墙的承载力和变形能力;综合考虑各因素,采用5mmECC层加固砌体结构模型更为经济合理。数值模拟模型与原型结构相似系数为1:4。因此,在实际工程中ECC面层厚度建议取20mm左右。

(3) ECC加固砌体结构的设计方法和工程应用建议

基于ECC加固砖墙试件低周往复加载试验及数值分析研究结果,提出了适用于ECC加固砖墙构件的承载力计算公式,并针对ECC加固砖墙方法在实际工程中的应用提出了建议:实际工程应用时,在不允许室内施工的条件下,建议优先选用单面全墙面ECC面层加固方法;在允许室内施工的条件下,建议优先选用双面圈梁构造柱形式ECC面层加固方法;建议取PVA含量为2%左右,ECC加固厚度为10mm-30mm之间。
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