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建筑結構加固改造的國外研究現(xiàn)狀

作者：jinyijiagu  來源：本站  發(fā)表時間：2019-9-16 11:16:51  點擊：1550

一些發(fā)達國家，其經(jīng)濟發(fā)展較早且迅速，科技進步飛快，這些都為其建筑業(yè)的發(fā)展提供了堅實的基礎，對于早期的建筑結構，早已經(jīng)需要進行加固改造，因此，其加固改造業(yè)也興起的較早，技術水準、試驗研究和理論研究相對更為成熟，所以，一些發(fā)達國家制定了建筑加固改造相關的規(guī)范和標準，而且其理論研究和試驗研究較為成熟。Calio等在已有的研究基礎上，提出了一種評定鋼筋混凝土砌體結構抗震性能的新方法—離散單元法，并以某工程實例為研究背景，對這種方法進行了驗證。在離散單元模型中，將中間的砌體看成是二維的離散單元，將鋼筋混凝土構件看成集成彈性單元，通過非線性界面單元與砌體相互作用。離散單元法對砌體的加固改造提供了新的分析方法。

　　在發(fā)生山洪等災害后，房屋建筑被大量摧毀，在控制重建成本的同時，能偶及時解決受災區(qū)的住房問題，顯然傳統(tǒng)的建筑材料和建筑方法并不適用，因此，就要充分利用輕質夾層復合材料技術，以保證能夠在短時間內恢復受災民眾被損壞的居所。因此，Mahmoud等致力于綜合比較輕質加層復合材料梁和鋼筋混凝土組合梁的抗彎能力，包括開裂荷載、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-應變曲線、開裂形式、裂縫數(shù)量、平均裂縫寬度、裂縫間距以及失效模式。試驗結果表明，應用輕質夾層復合材料技術進行加固的災后住宅在加固后彎曲性能明顯提高，這也證實了輕質夾層復合材料技術在既有結構加固改造中具有潛在的應用前景。

　　將木材和輕質混凝土組合在一起時，能夠充分發(fā)揮兩種材料的性能，組合結構的具有木材的優(yōu)越性，同時，強度又和混凝土接近，非常適用于地震多發(fā)區(qū)的老舊建筑的重建和改造設計。為了證實木材-輕質混凝土組合結構相較于鋼筋混凝土或者木材-傳統(tǒng)混凝土組合結構更具有優(yōu)越性，Miljenko等對這種組合結構進行了試驗研究和有限元分析，試驗試件是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混凝土組成，兩種材料通過機械緊固件連接在一起，允許組合截面的聯(lián)合作用。試驗結果和有限元分析結果均表明了這種結構的優(yōu)越性，說明其應用于建筑結構的加固改造是可行的。

　　在葡萄牙等國家，傳統(tǒng)的磚木結構是由豎向的柱子、橫梁以及斜桿支撐組成的，在很多建筑中是非常重要的結構構件，在里斯本1755年的大地震后發(fā)現(xiàn)了木框墻結構的優(yōu)勢。為了了解木框強在平面內荷載的作用下的力學性能以及抗震能力，Vasconcelos等對傳統(tǒng)木框墻、用玻璃纖維加強節(jié)點的木框墻作了對比試驗分析，分析結果表明，加強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。國外很多發(fā)達國家雖然是工業(yè)大國，但是工業(yè)建筑的數(shù)量仍不如民用建筑，因此，工業(yè)建筑的研究相對少一些，但是理論和技術也都達到了相對成熟的程度。工業(yè)建筑的加固主要集中于結構基礎的加固和框架節(jié)點的加固等。

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

　　當建筑結構上部荷載發(fā)生變化或者地基基礎自身因為環(huán)境的作用而發(fā)生承載力不足時，往往需要對其進行加固，以保證整個結構的安全性能和正常使用功能。Tishkov等和Chernyakov以工程實例為研究背景分別對既有建筑的樁基礎和歷史建筑的地基進行了加固設計，前者提出了主動加入筏板的加固方式，而后者提出，在加固地基的過程中應用射流技術。

　　在過去的十年中，應用纖維布完成對既有建筑結構的加固改造越來越廣泛，根據(jù)現(xiàn)行標準以及考慮保護受損結構不被其所處的物理化學環(huán)境進一步侵蝕，提出了加固改造設計。為了在加強纖維量一定的情況下，將將基礎構件中的最大平均應力降到最低，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既有結構構件加固改造的最優(yōu)設計，探究加固的位置和最佳點傾角。Fakharifar等先后對應用玻璃纖維加固鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點強度做了很多研究，在對四個不同的改造方案進行了初步研究后提出了一種新的改造方案，通過數(shù)值模擬分析評價了玻璃纖維加固鋼筋混凝土框架的有效性，局部節(jié)點與整個結構之間的橋接行為，在有限元模型中模擬了不同加固方案在節(jié)點處產生的不同的約束效應，用地震行為因素評價加固后的鋼筋混凝土框架結構的抗震性能，結果表明，新提出的改造方案是有效地，由于節(jié)點處的改進有限元能夠很好的模擬出結構的強度和整體延性特征。