科技成果

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成果名称: 高延性纤维混凝土加固砌体结构抗震性能及加固方法研究

成果登记号: 9612014Y0664

第一完成单位: 西安建筑科技大学

成果类型: 应用技术

技术领域: 新材料

应用行业: 建筑业

成果简介:

   1项目来源   1)国家自然科学基金项目:"ECC高延性纤维混凝土剪力墙抗震性能与设计方法研究"(50908187)   2)国家自然科学基金项目:"高性能R/ECC联肢剪力墙结构地震破坏机理及性能设计理论研究"(51078305)   3)陕西省自然科学青年基金项目"ECC延性高性能混凝土剪力墙破坏机理与设计方法研究"(编号:2009JQ7013)   4)西安市科技计划项目"高延性纤维混凝土结构设计方法及推广应用"   5)中国博士后科学基金项目"ECC延性高性能混凝土剪力墙抗震性能与设计方法研究"(编号:20100471606)   6)专利技术转让项目"高延性纤维混凝土加固砌体结构"(企业项目)   2研究目的与意义   砖砌体结构在我国应用广泛,历史久远,是目前既有结构的主要形式之一,在我国城镇建筑中占有重要的地位。但由于砌体的抗拉强度低、抗裂性能差以及材料自身的脆性,导致结构的整体性较差,在历次大地震中破坏严重,甚至发生倒塌,引起较大的人员伤亡和经济损失。因此,砌体结构的抗震加固技术研究长期以来备受关注。   高延性纤维混凝土(ECC)最早由美国Michigan大学的Victor.C.Li教授于20世纪90年代提出,它是基于细观力学和断裂力学优化设计原理,在拉伸和剪切荷载下呈现出高延性,具有受拉应变硬化和多裂缝开展特征的一种高性能结构材料。为充分发挥高延性纤维混凝土的高强度、高延性、高抗裂性能等力学性能特点,本项目提出采用高延性纤维混凝土加固砖砌体结构,以提高砌体结构的抗震性能和耐损伤能力,改善砌体结构的脆性破坏模式。   3主要论点与论据   通过试验研究表明,采用ECC面层加固砖砌体结构,可改善砌体结构的脆性破坏模式,提高地震受损以后砌体结构的抗震性能。该方法具有高强高效、施工方便、对原结构破坏小等特点,便于推广应用。以上研究成果,将为高延性纤维混凝土在砌体结构震后加固与修复中的应用提供理论基础和技术支持。   4主要创新点   1)系统进行了不同强度和延性指标的高延性纤维混凝土抗压、抗弯和单轴抗拉性能试验研究,提出了高延性纤维混凝土的配合比设计方法。   2)分析了高延性纤维混凝土的抗压与抗弯性能,提出了单轴受压本构模型。   3)分析了高延性纤维混凝土的单轴受拉性能,提出了其单轴受拉本构模型。   4)进行了高延性纤维混凝土面层加固砖砌体墙的抗震性能试验研究,分析了墙体的破坏形态、延性及受力机理,提出了这种墙体受剪承载力计算和抗震加固方法。   5)进行了高延性纤维混凝土面层加固受损砖砌体墙的抗震性能试验研究,分析了墙体的破坏形态与破坏机理,提出了震后受损墙体受剪承载力计算以及抗震加固方法。   6)进行了高延性纤维混凝土面层加固砌体窗间墙的抗震性能试验研究,分析了不同高宽比墙体的破坏形态、延性及受力机理,提出了加固后墙体的受弯和受剪承载力计算方法。   7)进行了高延性砂浆砖柱的抗压性能试验研究,提出了高延性砂浆砖柱的抗压承载力计算方法。   8)进行了高延性纤维混凝土面层加固砖柱的抗压性能试验研究,提出了高延性纤维混凝土面层加固砖柱的抗压承载力计算方法。   9)提出了高延性纤维混凝土面层加固砌体结构的抗震加固设计方法及构造措施,并将其应用于西安市长安区中小学砌体房屋的抗震加固。   5社会经济效益   高延性纤维混凝土(ECC)是一种具有高强度、高延性、高抗裂性能和高耐损伤能力的新型结构材料,可显著改善结构的抗震性能。本项目将高延性纤维混凝土用于砌体结构的抗震加固与修复,能显著提高原结构的抗震性能,克服砌体结构整体性差和抗裂性能差的缺点,改善砌体结构的脆性破坏模式,是对既有砌体结构加固方法的补充和完善,具有重要的理论意义与工程应用价值。   本项目提出的砌体结构加固方法构造简单、节省材料,降低了施工费用,减少环境污染,性价比较高,不影响房屋加固后的使用,具有良好的经济效益和社会效应。