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建筑結(jié)構(gòu)加固改造的國(guó)外研究現(xiàn)狀

作者：jinyijiagu  來(lái)源：本站  發(fā)表時(shí)間：2019-9-16 11:16:51  點(diǎn)擊：1388

一些發(fā)達(dá)國(guó)家，其經(jīng)濟(jì)發(fā)展較早且迅速，科技進(jìn)步飛快，這些都為其建筑業(yè)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)于早期的建筑結(jié)構(gòu)，早已經(jīng)需要進(jìn)行加固改造，因此，其加固改造業(yè)也興起的較早，技術(shù)水準(zhǔn)、試驗(yàn)研究和理論研究相對(duì)更為成熟，所以，一些發(fā)達(dá)國(guó)家制定了建筑加固改造相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，而且其理論研究和試驗(yàn)研究較為成熟。Calio等在已有的研究基礎(chǔ)上，提出了一種評(píng)定鋼筋混凝土砌體結(jié)構(gòu)抗震性能的新方法—離散單元法，并以某工程實(shí)例為研究背景，對(duì)這種方法進(jìn)行了驗(yàn)證。在離散單元模型中，將中間的砌體看成是二維的離散單元，將鋼筋混凝土構(gòu)件看成集成彈性單元，通過(guò)非線性界面單元與砌體相互作用。離散單元法對(duì)砌體的加固改造提供了新的分析方法。

　　在發(fā)生山洪等災(zāi)害后，房屋建筑被大量摧毀，在控制重建成本的同時(shí)，能偶及時(shí)解決受災(zāi)區(qū)的住房問(wèn)題，顯然傳統(tǒng)的建筑材料和建筑方法并不適用，因此，就要充分利用輕質(zhì)夾層復(fù)合材料技術(shù)，以保證能夠在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)受災(zāi)民眾被損壞的居所。因此，Mahmoud等致力于綜合比較輕質(zhì)加層復(fù)合材料梁和鋼筋混凝土組合梁的抗彎能力，包括開(kāi)裂荷載、荷載-位移曲線、剛度、吸能能力、延性指數(shù)、極限彎曲荷載與自重的比值、荷載-應(yīng)變曲線、開(kāi)裂形式、裂縫數(shù)量、平均裂縫寬度、裂縫間距以及失效模式。試驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用輕質(zhì)夾層復(fù)合材料技術(shù)進(jìn)行加固的災(zāi)后住宅在加固后彎曲性能明顯提高，這也證實(shí)了輕質(zhì)夾層復(fù)合材料技術(shù)在既有結(jié)構(gòu)加固改造中具有潛在的應(yīng)用前景。

　　將木材和輕質(zhì)混凝土組合在一起時(shí)，能夠充分發(fā)揮兩種材料的性能，組合結(jié)構(gòu)的具有木材的優(yōu)越性，同時(shí)，強(qiáng)度又和混凝土接近，非常適用于地震多發(fā)區(qū)的老舊建筑的重建和改造設(shè)計(jì)。為了證實(shí)木材-輕質(zhì)混凝土組合結(jié)構(gòu)相較于鋼筋混凝土或者木材-傳統(tǒng)混凝土組合結(jié)構(gòu)更具有優(yōu)越性，Miljenko等對(duì)這種組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行了試驗(yàn)研究和有限元分析，試驗(yàn)試件是T形截面梁，腹板是由膠合層木組成，翼緣是由膨脹粘土骨料輕質(zhì)混凝土組成，兩種材料通過(guò)機(jī)械緊固件連接在一起，允許組合截面的聯(lián)合作用。試驗(yàn)結(jié)果和有限元分析結(jié)果均表明了這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性，說(shuō)明其應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的加固改造是可行的。

　　在葡萄牙等國(guó)家，傳統(tǒng)的磚木結(jié)構(gòu)是由豎向的柱子、橫梁以及斜桿支撐組成的，在很多建筑中是非常重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在里斯本1755年的大地震后發(fā)現(xiàn)了木框墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。為了了解木框強(qiáng)在平面內(nèi)荷載的作用下的力學(xué)性能以及抗震能力，Vasconcelos等對(duì)傳統(tǒng)木框墻、用玻璃纖維加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的木框墻作了對(duì)比試驗(yàn)分析，分析結(jié)果表明，加強(qiáng)木框墻的承載力提高的不是很明顯，但是表現(xiàn)出了更高的剛度和延性以及耗能能力。國(guó)外很多發(fā)達(dá)國(guó)家雖然是工業(yè)大國(guó)，但是工業(yè)建筑的數(shù)量仍不如民用建筑，因此，工業(yè)建筑的研究相對(duì)少一些，但是理論和技術(shù)也都達(dá)到了相對(duì)成熟的程度。工業(yè)建筑的加固主要集中于結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的加固和框架節(jié)點(diǎn)的加固等。

　　由于鋼筋腐蝕而造成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸不足，為了加固破損的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的做法是用波特蘭水泥砂漿修補(bǔ)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在原來(lái)需要修復(fù)的位置周圍往往也會(huì)漸漸被腐蝕，這種機(jī)制稱為被宏電池腐蝕的后果。Ribeiro等為了研究這種破壞機(jī)制找到解決這類破壞的方法以防止在對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固改造時(shí)很快發(fā)生新一輪的腐蝕破壞，進(jìn)行了試驗(yàn)研究，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固改造提供了新思路。

　　當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)上部荷載發(fā)生變化或者地基基礎(chǔ)自身因?yàn)榄h(huán)境的作用而發(fā)生承載力不足時(shí)，往往需要對(duì)其進(jìn)行加固，以保證整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性能和正常使用功能。Tishkov等和Chernyakov以工程實(shí)例為研究背景分別對(duì)既有建筑的樁基礎(chǔ)和歷史建筑的地基進(jìn)行了加固設(shè)計(jì)，前者提出了主動(dòng)加入筏板的加固方式，而后者提出，在加固地基的過(guò)程中應(yīng)用射流技術(shù)。

　　在過(guò)去的十年中，應(yīng)用纖維布完成對(duì)既有建筑結(jié)構(gòu)的加固改造越來(lái)越廣泛，根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)以及考慮保護(hù)受損結(jié)構(gòu)不被其所處的物理化學(xué)環(huán)境進(jìn)一步侵蝕，提出了加固改造設(shè)計(jì)。為了在加強(qiáng)纖維量一定的情況下，將將基礎(chǔ)構(gòu)件中的最大平均應(yīng)力降到最低，Matteo等提出了一種數(shù)值分析方法，以完成不同粘貼方向的纖維對(duì)既有結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固改造的最優(yōu)設(shè)計(jì)，探究加固的位置和最佳點(diǎn)傾角。Fakharifar等先后對(duì)應(yīng)用玻璃纖維加固鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度做了很多研究，在對(duì)四個(gè)不同的改造方案進(jìn)行了初步研究后提出了一種新的改造方案，通過(guò)數(shù)值模擬分析評(píng)價(jià)了玻璃纖維加固鋼筋混凝土框架的有效性，局部節(jié)點(diǎn)與整個(gè)結(jié)構(gòu)之間的橋接行為，在有限元模型中模擬了不同加固方案在節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生的不同的約束效應(yīng)，用地震行為因素評(píng)價(jià)加固后的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震性能，結(jié)果表明，新提出的改造方案是有效地，由于節(jié)點(diǎn)處的改進(jìn)有限元能夠很好的模擬出結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和整體延性特征。