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防震减灾网>>科学研究>>典型实例 >> 石结构房屋抗震防灾关键技术研究

典型实例

石结构房屋抗震防灾关键技术研究
作者:石结构房屋抗震防灾关键技术研究时间:2015-05-25

试验目的

分析石结构房屋的构造特点和存在的主要抗震薄弱环节,评述了已有石结构研究的主要工作及存在问题,明确了现代石结构研究应围绕“有效减轻区域重大灾害”和“利用创新科技保护并发扬传统石结构文化”这两个中心任务开展。提出了石结构防灾及现代石结构的研究框架,并介绍了基于该研究框架下的石结构抗震防灾研究工作的最新进展。

试验概况

实验采用构件低周反复加载试验与结构整体模型试验相结合、静力试验与结构整体模型动力试验相结合、模型试验与计算机数值模拟相结合的研究方法。同时,也可利用旧城(或村)改造机会,利用弃用房屋结构进行房屋整体加固现场试验。采用嵌入式组合石梁可充分发挥石材抗压强度高和嵌入筋材抗拉强度高的优点,扬长避短,使石梁的抗弯承载力和适用跨度大大提高,该技术也可用于既有石梁的加固;同时,针对目前石材的开采和切割加工技术大多数采用机器切割加工,大大降低了条石界面加工的人工成本。机器切割加工保证了砌筑石材的界面平整度和几何尺寸精度。使得砌筑石墙采用无垫片座浆砌筑的成本大为降低。不仅美观大方,耐久性好,也节省了内外装修费用。机切条石无垫片石墙是现代生产力条件下对石结构的发展。其技术关键是通过研究界面处理形式和粘结材料类型以保证石墙具有良好的抗震性能。

图222.png

石墙灰缝抗剪性能试验装置

图223.png

3 石墙抗震性能试验

研究干砌甩浆条石砌筑石墙的滞回性能,建立条石砌筑石墙弹塑性地震反应分析的恢复力模型,作者首次利用大型拟动力伺服加载系统开展了5片有垫片干砌甩浆石墙抗震性能试验研究(图3)。主要研究参数包括石墙竖向压应力和砌筑砂浆强度。试验结果表明,无洞口干砌甩浆石墙的抗震性能比以往认为的要好得多。

图224.png

4 石墙典型滞回曲线

 

试验研究石楼板抗弯承载力加固能力。在国内外首次开展了6个钢筋网复合砂浆加固石楼板抗弯性能试验研究(图5),初步研究了加固砂浆种类、钢筋类别和配筋率对加固效果的影响。试验结果表明,纯石板受弯破坏形态为完全脆性破坏,复合加固石板的破坏类似适筋梁的延性弯曲破坏;加固石板试件的抗弯承载力和弯曲变形能力均有显著提高(图6)。

图225.png

                           5   钢筋网改性砂浆加固石楼板

图226.png

加固及对比试件的弯矩一跨中挠度曲线

 

试验结论

石结构具有良好耐久性和抗风性能,是沿海地区村镇住宅较为理想的建筑结构形式。应该认识到,造成目前石结构建筑抗震性能差的主要问题不在石结构本身,而是构造和施工方法的过分简化。

1)采用嵌入式组合石梁可充分发挥石材抗压强度高和嵌入筋材抗拉强度高的优点,扬长避短,使石梁的抗弯承载力和适用跨度大大提高,该技术也可用于既有石梁的加固;同时,针对目前石材的开采和切割加工技术大多数采用机器切割加工,大大降低了条石界面加工的人工成本。

2)无洞口干砌甩浆石墙的抗震性能比以往认为的要好得多。由于条石灰缝存在较大的摩擦耗能能力,石墙在弹塑性阶段的滞回环并非工程界通常认为的类似砖砌体的滑移捏拢型,而是类似于延性弯曲破坏的梭形。于砌甩浆砌筑条石石墙较好的滞回耗能性能和抗倒塌能力将改变工程界对石墙抗震性能的认识。

3)加固试件的灰缝抗剪性能双剪试验和干砌甩浆石墙加固试件和对比试件低周反复加载试验,研究采用聚合物砂浆及钢筋嵌缝加固条石砌筑石墙的抗震性能和加固效果。表明加固后石墙的承载力得到明显的提高,墙体的整体性能和抗震能力有较大的改善。

4)利用石墙薄弱环节灰缝进行嵌缝加固,布置灵活,针对性强,既不影响使用功能,又可保持建筑风貌,既可以应用于一般民用石结构房屋的抗震加固,也适合于福建省大量石结构历史风貌建筑的保护。

5)加固砂浆种类、钢筋类别和配筋率对加固效果的影响。试验结果表明,纯石板受弯破坏形态为完全脆性破坏,复合加固石板的破坏类似适筋梁的延性弯曲破坏;加固石板试件的抗弯承载力和弯曲变形能力均有显著提高。

 

郭子雄,黄群贤,柴振岭等.石结构房屋抗震防灾关键技术研究与展望[J].工程抗震与加固改造,2009,31(6):47-68.

http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_gckz200906011.aspx