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碳纤维布与钢筋网水泥砂浆面层加固砌体结构抗震性能的对比试验研究

作　者: 王嘉聪
导　师: 刘熙媛
学　校: 河北工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 砌体结构加固抗震性能碳纤维布钢筋网水泥砂浆抗剪承载力
分类号: TU746.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

砌体结构在房屋建筑结构中应用广泛,我国在20世纪80年代以前修建的民用建筑大多采用砌体结构。由于砌体结构抗剪、抗拉和抗弯性能较差,易发生脆性破坏,导致抗震能力较差。尤其是在汶川地震发生之后,由于学校的震害最为严重,国家加强了对中小学校舍抗震加固的重视。在河北省“中小学校舍安全工程”的背景下,本课题通过试验研究和理论分析,为碳纤维布加固砌体结构技术在“中小学校舍安全工程”中的推广及应用提供试验依据和技术支持。本文首先分别总结了砌体结构在我国的发展现状和现有的砌体加固技术,介绍了碳纤维布和钢筋网水泥砂浆面层加固砌体墙体在国内外的研究现状。然后通过对由碳纤维布和钢筋网水泥砂浆面层加固后的4片砖砌体墙进行了在低周反复荷载作用下的抗震试验,对比分析了加固前后墙体试件的破坏机理和抗震性能,对加固墙体的破坏形态、变形性能、耗能能力、极限承载力进行了全面的分析,比较了不同加固方案的加固效果。试验结果表明,采用碳纤维布和钢筋网水泥砂浆面层加固后的砖墙,其开裂荷载、极限荷载、延性与耗能能力等指标较未加固墙片有显著提高;由于采用“X”型碳纤维布时单位面积的碳纤维布对墙体的剪力贡献高于“井”型,所以前者加固效果优于后者;而钢筋网水泥砂浆抹面加固时,钢筋网、水泥砂浆和砖墙三者在共同作用下成为一个整体,具有一定的弹塑性,该法可以显著提高墙体的水平承载力和抗侧移刚度。在试验研究的基础上,分别对碳纤维布和钢筋网水泥砂浆面层加固砖墙体建立了简化计算模型,并提出了设计计算公式,且公式计算结果与试验数据可以较好的吻合,能够满足实际工程应用的需要,可供设计人员参考使用,为今后更加全面地分析砌体结构的加固奠定了良好的理论基础。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-16
  1-1 砌体结构概述  10-12
    1-1-1 砌体结构的发展  10-11
    1-1-2 砌体结构的优缺点  11-12
  1-2 砌体结构的加固技术概况  12-14
    1-2-1 引言  12-13
    1-2-2 砌体结构的现有加固方法  13-14
  1-3 本课题研究的必要性  14-15
  1-4 本课题的研究内容  15-16
第二章碳纤维布及钢筋网水泥砂浆面层加固技术的研究与应用  16-23
  2-1 碳纤维布加固技术  16-20
    2-1-1 纤维增强复合材料概述  16-18
    2-1-2 碳纤维加固的特点  18-19
    2-1-3 碳纤维加固砌体结构在国外的研究与应用  19-20
    2-1-4 碳纤维加固砌体结构在国内的研究与应用  20
  2-2 钢筋网水泥砂浆面层加固砖墙技术  20-23
    2-2-1 概述  20-21
    2-2-2 钢筋网水泥砂浆加固砖墙的国外研究现状  21
    2-2-3 钢筋网水泥砂浆加固砖墙的国内研究现状  21-23
第三章碳纤维布与钢筋网水泥砂浆面层加固砖墙体的试验设计  23-35
  3-1 试验研究的主要任务  23-24
  3-2 试件设计与制作  24-26
  3-3 试验量测内容  26-27
  3-4 试件加固方案及材料性能  27-31
    3-4-1 试验加固方案  27-29
    3-4-2 碳纤维布粘贴方法及材料性能指标  29-30
    3-4-3 钢筋网砂浆面层加固的制作  30-31
  3-5 试验装置及加载制度  31-33
    3-5-1 试验装置  31-32
    3-5-2 试验加载制度  32-33
    3-5-3 试验中注意事项  33
  3-6 测点布置  33-35
第四章墙体破坏特征与试验结果分析  35-54
  4-1 墙片破坏特征描述  35-43
    4-1-1 未加固墙体试件（W10M5-1）  35-36
    4-1-2 “X”型碳纤维布加固墙体试件（W10M5-2）  36-38
    4-1-3 “井”型碳纤维布加固墙体试件（W10M5-3）  38-40
    4-1-4 “夹板墙”双面加固墙体试件（W10M5-4）  40-43
  4-2 试验结果与分析  43-53
    4-2-1 开裂荷载与极限荷载  45
    4-2-2 滞回曲线  45-47
    4-2-3 P-?骨架曲线  47-50
    4-2-4 延性分析  50
    4-2-5 刚度退化曲线  50-51
    4-2-6 碳纤维布应变分析  51-52
    4-2-7 钢筋网应变分析  52-53
  4-3 试验总结  53-54
第五章碳纤维布和钢筋网水泥砂浆加固砖墙抗剪承载力的计算  54-65
  5-1 引言  54
  5-2 影响砌体墙体抗剪强度因素  54-55
  5-3 砌体抗剪强度计算理论  55-58
    5-3-1 砌体抗剪强度计算理论的发展  55-56
    5-3-2 主拉应力破坏理论  56
    5-3-3 剪摩破坏理论(库仑破坏理论)  56-57
    5-3-4 变系数剪摩破坏理论  57
    5-3-5 拉摩强度理论  57-58
  5-4 墙体抗剪承载力的计算  58-64
    5-4-1 未加固砌体墙体的抗剪承载力的计算  58-59
    5-4-2 碳纤维布加固砌体墙体的抗剪承载力计算  59-63
    5-4-3 钢筋网水泥砂浆加固砖墙的抗剪承载力计算  63-64
  5-5 本章小结  64-65
第六章结论与建议  65-67
  6-1 本文的主要结论  65-66
  6-2 建议  66-67
参考文献  67-70
致谢  70-71
攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果  71

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