新型后張預應力復位減震技術開發與既有磚砌體建筑結構抗震加固的改造示范
成果概況
成果類別: | 應用技術 | 體現形式: | 新技術 | 課題來源: | 地方計劃 |
起止時間: | 2013.01 至2014.12 | 研究形式: | 獨立研究 | 所處階段: | 中期階段 |
成果屬性: | 原始性創新 |
成果簡介
本成果的研究得到北京市科技計劃“新型后張預應力復位減震技術開發與既有磚砌體建筑結構抗震加固的改造示范”的資助(課題編號:D131100003713003)。課題應用領域為建筑業,成果可以推廣用于既有磚砌體建筑的各種加固改造工程。
課題提出了一種全新的砌體建筑抗震加固技術—后張預應力抗震加固技術,即沿被加固墻體兩側按一定間距布置豎向預應力筋,通過對墻體施加預壓力以提高其抗剪承載力、延性和耗能能力。課題主要研究內容和技術性能指標如下:
(1)完成了8片足尺(3.6m×2.8m×0.24m)后張預應力加固帶構造柱磚砌體墻體構件在面內水平低周反復荷載下的試驗研究。對比分析了加固墻體與未加固墻體的抗震性能,以及不同預應力筋間距、不同軸壓比等對墻體抗震性能的影響。在試驗研究的基礎上,提出了后張預應力加固帶構造柱磚墻的恢復力模型和抗剪承載力計算方法。
(2)完成了9片足尺(3.6m×2.8m×0.24m)后張預應力加固無筋磚砌體墻體構件在面內水平低周反復荷載下的試驗研究。試驗構件包括5片整截面無筋磚墻和4片開窗洞無筋磚墻兩組,每組試驗分別對比分析了加固墻體與未加固墻體的抗震性能,以及不同軸壓比對墻體抗震性能的影響等。在試驗研究的基礎上,提出了后張預應力加固無筋磚墻的恢復力模型和抗剪承載力計算方法。
(3)完成了一棟兩層足尺(總建筑面積約200m2 )后張預應力加固磚砌體房屋模型模擬地震作用的大型擬動力試驗以及擬靜力試驗研究。試驗首先采用擬動力加載方式,沿房屋模型兩個方向分別進行了地震加速度峰值相當于8度小震、中震、大震以及9度大震的擬動力加載試驗,之后采用擬靜力加載直至模型破壞。試驗進一步驗證了整體房屋的抗震加固效果。
(4)對試驗墻體構件進行了非線性有限元仿真分析,分析結果與試驗結果符合較好,并在此基礎上進一步變化了有限元分析參數,分析了各種參數對加固墻體抗震性能的影響規律。采用課題所建議的恢復力模型對擬動力試驗房屋模型進行了彈塑性動力時程反應分析,分析結果與試驗結果符合較好,在驗證該項技術抗震加固效果的同時,也驗證了課題組建議的恢復力模型的正確性。
(5)對后張預應力加固磚砌體結構的連接節點構造和施工工藝開展了系統的研究,提出了鋼筋混凝土壓頂梁、鋼筋混凝土墊塊、鋼墊塊等不同的錨固節點構造以及張拉端施工、固定端施工、制作與安裝、張拉施工、防護面層施工等全套施工工藝,并編制完成了《砌體結構后張預應力抗震加固施工工法》。
(6)完成3項專利的申報,其中兩項專利已獲得授權。“一種砌體建筑豎向無粘結預應力抗震加固結構”獲得國家發明專利(201210201187.2),“一種砌體建筑豎向無粘結預應力抗震加固結構”獲得實用新型專利(201220286679.1)。“一種基于光纖光柵傳感技術的后張預應力智能加固體系”(201410399640.4)正在公示階段。
(7)完成2部企業標準的編制:《砌體結構后張預應力抗震加固技術規程》和《既有砌體建筑后張預應力抗震加固施工技術導則》。發表相關研究論文8篇,另有2篇已獲錄用。
課題研究成果已在延慶縣和通州區多戶農村住宅、懷柔區紅樓賓館、歐馬可辦公樓和北京聯合大學宿舍樓等多項工程中示范應用。工程示范應用表明,該項新技術較傳統技術可以大幅度降低成本,同時,大量節省加固材料,施工綠色環保,帶來顯著的社會和經濟效益。
當前老舊房屋加固改造項目中,砌體建筑所占比例很大,本項創新性成果為砌體建筑的抗震加固提供了一種新的解決方案,該項技術如能進一步在更廣泛的工程中推廣應用,可大幅度降低施工成本,加快施工速度,提升當前既有建筑抗震加固的技術水平,從而盡快實現提高老舊房屋安全設防等級的目標,是一種值得大力推廣的抗震加固新技術。通過對既有建筑進行加固改造,可大幅度提升建筑的使用壽命和服役時限,是現代城市提升建筑安全、節約能源與資源、提高城市管理效率的有效手段,具有巨大的間接輻射效應。
應用前景
主要應用行業: | 建筑業 | 知識產權形式: | 專利 |
應用狀態: | 小批量或小范圍應用 | 擬轉化方式: |
單位概況
完成單位: | 北京市建筑工程研究院有限責任公司 | ||
單位地址: | 北京市海淀區復興路34號 | ||
單位電話: | 010-88223857;88223865 |
聯系方式
聯系人: | 羅愛武 | 聯系人電話: | 010-88223761 | 聯系人Email: | bbcrikykf@vip.sina.com |
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