新型鋼筋混凝土抗震加固成本及有效性研究

中圖分類號：TU375 文獻標識碼：A文章編號：2096-6903(2025)06-0001-03

0 引言

大量既有建筑在地震易損性評估后需要進行抗震加固，然而傳統的抗震加固技術無法解決這種大規模的問題[1-3]。因此，需要一種能在建筑物使用期間應用的抗震加固技術。有關此類建筑結構的抗震加固技術旨在改善結構整體的力學性能，其中代表性技術是將砌體填充墻替換為現澆鋼筋混凝土填充墻，通過環氧錨定銷釘與現有框架構件進行連接[46]。這種抗震加固技術能夠有效提高結構整體的抗震性能，但由于施工過程繁雜，需要疏散建筑中的人員，不適合既有建筑結構的抗震加固[7，8]。

針對以上問題，本文首先提出一種通過環氧樹脂在砌體填充墻和框架構件之間連接一層相對較薄且強度較高的預制混凝土板的抗震加固技術，這種技術能夠將現有的空心磚填充墻轉變為抗側力構件。本文開展一層和兩層1/3縮尺的鋼筋混凝土框架抗震加固后力學性能試驗研究，設置了常見的強梁-弱柱連接、約束不足、低等級混凝土和施工工藝差等缺陷，同時考慮了加固柱搭接長度不足會導致結構抗震加固后過早破壞這一因素，進行低周往復加載，得到試驗框架水平極限承載力、層間位移角、初始剛度、能量耗散等力學響應。

1試驗介紹

1.1 試驗框架

試驗框架為一層和兩層1/3縮尺的鋼筋混凝土框架，設計方案包括正方形（A型、C型和E型）和條形（B型、D型和F型）兩種。剪切鍵和面板的鋼筋通過焊接連接。面板應用模式包括： ① 內部應用，指面板層布置在框架內部。 ② 外部應用，指面板層延伸到框架構件外，并錨定在框架的外部表面。

1.2參數設計

對試驗框架進行22次試驗，不同參數包括面板幾何形狀、面板與面板的連接、面板與框架的連接、面板應用模式、柱加固搭接接頭、柱的軸向載荷水平、單層測試框架的使用、填充墻長徑比的影響、輕質高強度混凝土板的使用以及纖維增強混凝土板的使用。試驗框架的屬性如表1所示。

1.3加載、支撐和變形測量系統

試驗加載裝置的示意圖如圖1所示。柱軸向恒定垂直荷載施加系統負責對柱施加占其軸向承載能力10%～20% 的荷載，這一系統由一個垂直液壓千斤頂和稱重傳感器構成。分布梁將來自液壓千斤頂的荷載均勻分配，并將兩個相等的分量傳遞給兩根柱，確保了加載的均衡性。樓板水平循環荷載施加系統則由一個水平液壓千斤頂和稱重傳感器組成，其兩端通過銷軸連接，這種設計主要用于消除垂直方向可能出現的偏心，從而保證荷載在水平方向上的有效傳遞。

圖1試驗加載裝置示意圖

表1試驗框架的屬性

2試驗結果

2.1 結果描述

表2給出了試驗框架的主要性能指標，包括對各試驗框架的性能進行的評價。

2.2 結果分析

試驗框架的荷載位移曲線如圖2所示。從圖2可以 看出，進行抗震加固后的框架承載能力顯著提高，強度 退化明顯延遲，延性大大提高。

對結果進行分析發現，僅用環氧樹脂連接的直邊板加固試件的加固效果良好，這種方式可以避免使用剪切鍵和焊接連接，能夠簡化施工技術，提高成本效益。因此，建議一二層的填充墻4個側面都要通過環氧樹脂銷釘連接。

在對加固效果的深入分析時發現，許多試件的最終破壞情況與既有框架柱的損傷程度有著密切的關聯。這一現象表明，本文提出技術的有效性并非僅僅依賴于加固板的性能，還在很大程度上取決于既有框架構件的實際狀況。因此，在采用該抗震加固技術之前，必須確保既有框架構件未出現較大損傷，這是確保加固效果的關鍵因素之一。如果柱軸向載荷大于其軸向承載力的20% ，由于加固柱搭接長度不足導致的結構抗震加固后過早破壞現象就不會發生。這一結論為在實際應用中提供了重要的參考依據，有助于更好地把握加固技術的適用條件。

圖2荷載位移曲線

本文開發的抗震加固技術不僅在性能上展現出良好的效果，在施工方面也展現出極大的便利性。這項技術不需要繁的施工工作，可以在建筑物仍在使用時進行加固，不會對居住者造成太大干擾。這一特點使得本文提出的抗震加固技術具有極高的實用價值，值得在更廣泛的范圍內推廣和應用。

3結束語

本文提出一種通過環氧樹脂在砌體填充墻和框架構件之間連接一層相對較薄且強度較高的預制混凝土板的抗震加固技術，然后開展一層和兩層1/3縮尺的鋼筋混凝土框架抗震加固后力學性能試驗研究，設置了常見的強梁-弱柱連接、約束不足、低等級混凝土和施工工藝差等缺陷，也考慮了加固柱搭接長度不足會導致結構抗震加固后過早破壞這一因素，進行低周往復加載，得到試驗框架水平極限承載力、層間位移角、初始剛度、能量耗散等力學響應，得到以下主要結論： ① 進行抗震加固后的框架承載能力顯著提高，強度退化明顯延遲，延性大大提高。本文提出的抗震加固技術能夠將現有的空心磚填充墻轉變為抗側力構件，是既有鋼筋混凝土框架建筑結構抗震修復的有效方法。 ② 僅用環氧樹脂連接的直邊板加固試件的加固效果良好，這種方式可以避免使用剪切鍵和焊接連接，能夠簡化施工技術，提高成本效益。建議一二層的填充墻4個側面都要通過環氧樹脂銷釘連接。 ③ 本文研發的抗震加固技術不需要繁瑣的施工工作，可以在建筑物仍在使用時實現，不會對居住者造成太大干擾，建議大力推廣。施工成本方面，本文提出的抗震加固技術預算與現澆鋼筋混凝土填充墻的成本相同?？紤]到撤離居住人的費用，本文提出的技術更有助于降低既有建筑抗震加固成本。

表2試驗框架主要性能指標

參考文獻

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