低标号砂浆历史风貌建筑加固试验.pdf

李茂望等 低标号砂浆历史风貌建筑加固试验 4 7 低标号砂浆历史风 貌建筑 加 固试 验 李茂望 王亭 吴猛 段君礼 1 天津大学建 筑工程学院 天津 3 0 0 0 7 2 2 天津市历史风貌建筑 整理有限 责任公司 天津 3 O 0 2 O 0 摘要 进行了历史风貌建筑砌体墙经钢筋网水泥砂浆面层加固的试验 试验结果表明 低强度砖砌体 经钢筋网水泥砂浆面层加固后 抗剪能力和抗侧刚度都有很大的提高 加固后墙体的延性也得到增强 通过对 试验结果的数据分析 最后利用加固墙体的抗剪承载力参考公式对试验结果进行验证 关键词 抗震加固 历史风貌建筑 钢筋网水泥砂浆 抗剪承载力 中圈分类号 T U 7 4 6 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 6 8 6 4 2 0 1 2 0 5 0 0 4 7 0 3 在天津 上海等沿海城市均有大量的在上世纪二 三十年代建造的砖混建筑 这些几乎都是用强度较低 砂浆砌筑的建筑 由于年久失修及地震破坏等 因素 要想保护此类文物建筑 就需要对其进行维修加固 在其外观风貌保持不变的前提下 用钢筋网水泥砂浆 单面加固是 比较好的加 固方式之一 通过单面加固 和未加固的墙体对 比以及不同砌筑砂浆强度墙体的 对 比 本文共进行 了四片墙体的试验研究 详细分析 了试验数据 1 低周反复荷载试验 1 1 试验准备 单面加固试件模拟砖砌体 的加固 试件尺寸如 图 1 所示 砌筑砖取 自风貌建筑墙体 砂浆由原砌体砂 浆和适量石灰配制以保持历史风貌建筑低强度砂浆 的特性 顶梁和地梁均采用 C 2 0混凝土 截面及配 筋 现浇顶梁和地梁时采用拉筋 措施与墙体可靠连 接 加固钢筋网片采用 p 6 2 0 0 用 5个穿墙拉筋 呈梅花状布置将加固面钢筋网片拉结 采用 M1 5砂 浆抹面 加强钢筋网片与顶梁和地梁的锚 固 模型编 号 不加固试件用符号 w 和 w 表示 单面加固试件 用符号 S W 和 S W 表示 各参数如表 1 所示 采用周 期循环加载制度 由力 位移共 同加载控制 试验加载 中竖 向施加墙顶均匀压力 1 2 0 k N 裹 l 各 试 件 参 数 及 实 测 强 度 图I 加 固试件尺寸 加载时先加竖向荷载到表 I中的预定值 然后再 加水平往复荷载 加载时先由力控制 当达到初裂荷 载后 改由位移控制 1 2 试验过程及数据分 析 w 首先在最下一层灰缝出现水平裂缝并延伸发 展 继续加载 两侧墙面同一位置突然产生一条很宽 的沿齿缝的斜裂缝 试件呈脆性破坏 W 最下一层砖缝产生水平裂缝 从两端 向中间 发展 随后产生沿齿缝的斜裂缝 最终在水平裂缝左 右贯通后 墙体端部整体翘起脱离地梁 试件不能继 续承担荷载而宣告破坏 S W 和 S W 墙体底部侧面砂浆因弯曲作用达到 抗拉强度而沿墙根出现初始水平裂缝 随后未加固 面逐渐形成交叉斜裂缝 加固面砂浆面层开裂 极限 荷载时面层出现明显 4 5 斜裂缝 砖砌体 内部也发现 亡 0 l 竞 0 n N 低温建筑技术 2 0 1 2年第5期 总第 1 6 7期 斜裂缝 裂缝附近面层出现空鼓现象 加固面下角部 位面层被压碎 S W 因砌筑砂浆强度较低 未加 固面 产生斜裂缝的时间比S W 早 图2给出了 S W 的滞 回曲线 从中可看到 试件 开裂前 荷载较小时 试件的滞回面积较小滞 回环基 本重合 随荷载增加 试件出现弯曲裂缝 滞回环开始 向位移轴倾斜 滞回面积增大 荷载回零时 位移回不 到零 试件进入非线性工作阶段 钢筋达到屈服 试件 达到极限荷载后 承载力开始下降 滞回环呈现反 s 型 表 明试件具有 明显的滑移 性质 根据试 验所测 得 的各试件开裂和极限位移 求得延性系数如表 2所示 l k 1 00 5 0 lb 一 南一 图2 S W 滞回曲线 表 2 各试件的延性数据 由上表可知加固后墙体的延性较未加固墙体有 明显改善 令 P 为开裂荷载 P 为极 限荷载 试验数 据如表 3所示 表 3 各试件的试验数据 分析上表数据 砌筑砂浆强度为 4 5 MP a时的单 面加固与不加固的墙体开裂荷载相差无几 但极限荷 载却提高了3 0 4 5 可能是 由于初期加载时 两 种墙体的抗弯能力相近 单面加固墙体的加 固面由于 弯曲作用和顶部加载区圈梁的牵连作用 先于内部砖 墙而发生水平开裂 故两种墙体 的开裂荷载差 别不 大 而随着加载的继续 单面加固墙体的加固层钢筋 开始发挥作用 墙体进入屈服阶段后 钢筋的存在提 高了单面加固墙体的抗弯能力 单面加固的第二片墙 S W 由于砌筑砂浆的强 度非常低 0 1 1 M P a 所以加固层和原墙体之间的协 调性较差 开裂荷载明显低于 w w 和 S W 由于后 期内部砖墙几乎不起作用 所以极限荷载低于 S W 墙 体 由刚度数值分析可知 w w 和 S W 相 比 加固 层的存在对刚度的提高作用较大 约2 5 一 3 0 S W 和 S W 相比发现砌筑砂浆对刚度也有一定影响 提高 了约 1 7 但没有加固层的影响大 2 试件抗剪承载力计算 对于未加 固墙体 其两侧 的水平裂缝形成之后 未裂的剩余截面承担了水平荷载引起的剪力 因而其 抗弯剪能力主要与竖 向荷载 墙体的高宽比 附加弯 矩的大小以及砌体本身的强度有关 利用辽宁建 研所得出的均布与角部联合加荷时墙体的抗剪强度 公式 其抗剪承载力计算如下式 P 0 5 7 a f 0 3 4 A 8 1 式中 P为抗剪承载力 A为墙体截面惯性抵抗矩 最小处的水平截面 为砌体的抗剪强度 为竖向荷 载在计算截面处的平均压应力 表 4 各试件抗剪承载力计算值与试验值的比较 对于单面加固墙体 其两侧 由于弯曲变形水平开 裂之后 水平荷载主要 由未裂部分承担 由于截面不 断受到削弱 未裂截面削弱到一定程度时 因抗剪能 力不足突然被剪坏 裂缝贯通 墙体平移 在裂缝贯通 的瞬间水平荷载达到极 限 由于裂缝截面没有水平钢 筋穿过 水平荷载主要由竖向钢筋及裂缝两侧的墙体 摩擦来承担 可以按裂缝贯通后来计算极限水平 荷 载 一 面层中竖向钢筋的工作机理基本等同于墙体 斜向剪裂时的工作机理 参照辽宁省建研所得出的加 固层折算抗剪强度公式 P 0 8 6 L b 0 7 f 口 2 式中 6为平均竖向应力 N m m 为砌体抗剪强 度 N ram 为钢筋的计算强度 N mm 6为砖墙的 厚度 m m n 为单根钢筋的截面积 h im 2 s 为钢筋网格 边长 m m 根据式 1 和式 2 计算出的抗剪承载力 黄河 钢筋混 凝土粘 结滑 移本构 关系简议 4 9 钢筋 混凝土粘 结滑移本构 关 系简 议 黄河 同济大学土木工程学院 上海2 0 0 0 9 2 摘要 钢筋混凝土的粘结滑移本构关系一直是钢筋混凝土粘结性能研究的重点 然而由于影响因素多 和试验手段不同导致实验数据分散 难以得到真正通用而又易于应用的粘结滑移本构关系 本文主要从试验方 法和本构关系两方面对国内外研究现状进行简述 关键词 粘结滑移 试验方法 本构关系 中图分类号 T U 5 2 8 5 7 1 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 6 8 6 4 2 0 1 2 0 5 0 0 4 9 0 3 钢筋混凝土结构主要利用混凝土抗压 利用钢筋 抗拉 使两种材料各尽其能 相得益彰 组成性能良好 的结构构件 钢筋与混凝土之间 良好的粘结滑移性 能是两种材料协同工作 的基础 钢筋混凝 土粘结 滑移本构关系一直 以来都是钢筋混凝土粘结性能研 究的重点 又是钢筋混凝土结构有限元分析的基本条 件之一 直接影响计算结果的准确性 1 粘结滑移试 验方 法 国内外学者对钢筋混凝土粘结滑移本构关 系的 研究一般建立在试验基础上 他们做了大量的试验 可以归纳为以下几类 拉拔试验 梁式试验和轴拉试 验和钢筋内贴片试验 筋被拔出或者屈服 拉拔试验具有试件制作简单 易 于进行等特点 被学者广泛应用 图1 拉拔试验示 意图 1 拉拔试验 试件一般设为棱柱体 钢筋埋 2 梁式试验 拉拔试验只能反映单纯受拉的 设在棱柱体中 如图 1 所示 试验时 在外露钢筋端施 状态 而大部分钢筋锚固区受力都较为复杂 一般同 加拉力 试件则支撑在垫板上 不断增加拉力直至钢 时作用有拉力 弯矩和剪力 梁式试件可以更好地模 O O o oo OO O O Oo Oo Oo OO Oo 0 00 O0 00 00 O0 O0 0 0 00 O0 00 O00 0 00 00 O 0 O0 O0 0 00 00 O0 O0 00 0 O0O 0 0 O0 O0 O0 O0 O 0 O0 O 0 00 O0 O0 o o ao o 0 0 值如表4所示 由表4可知 试件的抗剪承载力计算值和试验值 吻合度较高 且加固后试件的抗剪承载力较未加固墙 体有明显提高 说明钢筋网水泥砂浆面层加固法对历 史风貌建筑这种砂浆强度很低的墙体也十分有效 3结语 钢筋网水泥砂浆面层用于低标号砂浆砖砌体墙 加固效果明显 它可以与砖墙体较好的结合 改善墙 体的受力性能和延性 提高墙体的强度和刚度 由试 验结果可知 对于单面钢筋网水泥砂浆加固 对墙体 的开裂荷载影响不大 但低强度砂浆砖砌体采用钢筋 网水泥砂浆抹面加固后 墙体的抗剪承载力和延性都 得到了较大的改善 是低标号砂浆的历史风貌建筑墙 体加固保护的有效方法之一 参考文献 1 李明 王志浩 钢筋网水泥砂浆加固低强度砂浆砖砌体的试 验研究 J 建筑结构 2 0 0 3 3 3 1 0 3 4 3 6 2 M J a b a r o v e t a 1 S t r e n t h e n i n g o f d a m a g e d m a s o n r y b y r e i n f o r ce d m o r t a r l a y e r s J V U WC E E I s t a n b u l 1 9 8 0 4 7 3 8 0 3 G B 5 0 0 0 3 2 0 0 1 砌体结构设计规范 s 4 贺正全 砖混结构墙体裂缝加固试验研究 D 西安 西安建 筑科技大学 2 0 0 3 5 黄忠邦 刘