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建筑结构加固改造的国外研究现状
作者:jinyijiagu  来源:本站  发表时间:2019-9-16 11:16:51  点击:101
一些发达国家,其经济发展较早且迅速,科技进步飞快,这些都为其建筑业的发展提供了坚实的基础,对于早期的建筑结构,早已经需要进行加固改造,因此,其加固改造业也兴起的较早,技术水准、试验研究和理论研究相对更为成熟,所以,一些发达国家制定了建筑加固改造相关的规范和标准,而且其理论研究和试验研究较为成熟。Calio等在已有的研究基础上,提出了一种评定钢筋混凝土砌体结构抗震性能的新方法—离散单元法,并以某工程实例为研究背景,对这种方法进行了验证。在离散单元模型中,将中间的砌体看成是二维的离散单元,将钢筋混凝土构件看成集成弹性单元,通过非线性界面单元与砌体相互作用。离散单元法对砌体的加固改造提供了新的分析方法。

  在发生山洪等灾害后,房屋建筑被大量摧毁,在控制重建成本的同时,能偶及时解决受灾区的住房问题,显然传统的建筑材料和建筑方法并不适用,因此,就要充分利用轻质夹层复合材料技术,以保证能够在短时间内恢复受灾民众被损坏的居所。因此,Mahmoud等致力于综合比较轻质加层复合材料梁和钢筋混凝土组合梁的抗弯能力,包括开裂荷载、荷载-位移曲线、刚度、吸能能力、延性指数、极限弯曲荷载与自重的比值、荷载-应变曲线、开裂形式、裂缝数量、平均裂缝宽度、裂缝间距以及失效模式。试验结果表明,应用轻质夹层复合材料技术进行加固的灾后住宅在加固后弯曲性能明显提高,这也证实了轻质夹层复合材料技术在既有结构加固改造中具有潜在的应用前景。

  将木材和轻质混凝土组合在一起时,能够充分发挥两种材料的性能,组合结构的具有木材的优越性,同时,强度又和混凝土接近,非常适用于地震多发区的老旧建筑的重建和改造设计。为了证实木材-轻质混凝土组合结构相较于钢筋混凝土或者木材-传统混凝土组合结构更具有优越性,Miljenko等对这种组合结构进行了试验研究和有限元分析,试验试件是T形截面梁,腹板是由胶合层木组成,翼缘是由膨胀粘土骨料轻质混凝土组成,两种材料通过机械紧固件连接在一起,允许组合截面的联合作用。试验结果和有限元分析结果均表明了这种结构的优越性,说明其应用于建筑结构的加固改造是可行的。

  在葡萄牙等国家,传统的砖木结构是由竖向的柱子、横梁以及斜杆支撑组成的,在很多建筑中是非常重要的结构构件,在里斯本1755年的大地震后发现了木框墙结构的优势。为了了解木框强在平面内荷载的作用下的力学性能以及抗震能力,Vasconcelos等对传统木框墙、用玻璃纤维加强节点的木框墙作了对比试验分析,分析结果表明,加强木框墙的承载力提高的不是很明显,但是表现出了更高的刚度和延性以及耗能能力。国外很多发达国家虽然是工业大国,但是工业建筑的数量仍不如民用建筑,因此,工业建筑的研究相对少一些,但是理论和技术也都达到了相对成熟的程度。工业建筑的加固主要集中于结构基础的加固和框架节点的加固等。

  由于钢筋腐蚀而造成的结构构件截面尺寸不足,为了加固破损的结构构件,现在广泛应用的做法是用波特兰水泥砂浆修补钢筋混凝土结构。在原来需要修复的位置周围往往也会渐渐被腐蚀,这种机制称为被宏电池腐蚀的后果。Ribeiro等为了研究这种破坏机制找到解决这类破坏的方法以防止在对钢筋混凝土结构进行加固改造时很快发生新一轮的腐蚀破坏,进行了试验研究,为钢筋混凝土结构的加固改造提供了新思路。

  当建筑结构上部荷载发生变化或者地基基础自身因为环境的作用而发生承载力不足时,往往需要对其进行加固,以保证整个结构的安全性能和正常使用功能。Tishkov等和Chernyakov以工程实例为研究背景分别对既有建筑的桩基础和历史建筑的地基进行了加固设计,前者提出了主动加入筏板的加固方式,而后者提出,在加固地基的过程中应用射流技术。

  在过去的十年中,应用纤维布完成对既有建筑结构的加固改造越来越广泛,根据现行标准以及考虑保护受损结构不被其所处的物理化学环境进一步侵蚀,提出了加固改造设计。为了在加强纤维量一定的情况下,将将基础构件中的最大平均应力降到最低,Matteo等提出了一种数值分析方法,以完成不同粘贴方向的纤维对既有结构构件加固改造的最优设计,探究加固的位置和最佳点倾角。Fakharifar等先后对应用玻璃纤维加固钢筋混凝土框架梁柱节点强度做了很多研究,在对四个不同的改造方案进行了初步研究后提出了一种新的改造方案,通过数值模拟分析评价了玻璃纤维加固钢筋混凝土框架的有效性,局部节点与整个结构之间的桥接行为,在有限元模型中模拟了不同加固方案在节点处产生的不同的约束效应,用地震行为因素评价加固后的钢筋混凝土框架结构的抗震性能,结果表明,新提出的改造方案是有效地,由于节点处的改进有限元能够很好的模拟出结构的强度和整体延性特征。
 

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