碳纤维布加固砌体结构地震反应振动台试验研究

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1、第28卷第3期土木工程与管理学报Vol_28No．32011年9月JournalofCivilEngineeringandManagementSep．2011碳纤维布加固砌体结构地震反应振动台试验研究张明杰，徐礼华，张斯，胡晓斌，兰晓锋，程恒宇(武汉大学土木建筑工程学院，湖北武汉430072)摘要：为研究碳纤维布(CFRP)加固砌体结构的地震反应，选取2条天然波和1条人工波，对1／4缩尺比例的两层两开间带构造柱的CFRP加固砌体结构模型进行了模拟地震振动台试验。结果表明，随着模拟地震激励的增加，试验模型砂浆开裂并延伸，此时CF

2、RP能有效地约束裂缝的进一步扩展；试验模型第二层动力放大系数约为第一层的2倍；当输入至峰值加速度1．40g时，试验模型层问位移角最大值为1／'42，且两侧水平位移不一致，存在较为明显的扭转，但模型没有发生严重破坏。CFRP加固砌体结构具有良好的抗震承载能力和变形能力。关键词：碳纤维布；砌体结构；加固；振动台试验；抗震性能中图分类号：TU362文献标识码：A文章编号：2095-0985(2011)03-0089-05砌体结构是我国建筑中应用最广泛的结构形表1试验模型主要相似关系式之一，但由于其自重大、强度低、延性差，当遭受物理量

3、长度弹模加速度密度质量力时问强震时往往损伤严重¨。随着新版抗震规范相似比1／41411／641／16l／4的出台，原先的抗震设计不能满足新的要求。因1．2模型设计此，大量的砌体结构亟需抗震鉴定和加固。相较根据相似关系，试验模型平面尺寸为1650于其他的砌体结构措施J，碳纤维片材(CFRP)mm×1425mm，层高0．750m，总高1．500In，板厚加固由于施工方便，耐腐耐磨且不改变被加固结15mm。其中A轴开有250mm×525mm的门构的外形，从而得到了广泛的应用。国内外对洞，B轴开有375inm×455mm的窗洞。模型墙

4、CFRP加固砌体结构的研究表明，CFRP加固体相交处有60mm×60mm的构造柱，楼、屋面设后砌体构件的极限荷载、延性显著提高，抗震性能有60mmx60mm的圈梁，图1分别为模型的平有较大改善。但目前的研究主要针对单片墙，对面图及构件配筋图。于整体结构的研究不足。基于此，本文对两层两1．3模型制作开间CFRP加固的砌体结构模型进行模拟地震振动为保证相似性，采用切割后的普通砖砌筑墙台试验，以研究CFPR加固砌体结构的抗震性能。体，瓜米石混凝土浇筑构造柱、圈梁及楼板；钢筋采用镀锌铁丝模拟，面积根据承载力相似确定，混1模型设计与制作

5、凝土强度等级为C25，砌体采用MU10普通砖、M2．5混合砂浆砌筑，材料实测强度见表2。考虑1．1相似关系设计模型起吊和锚固，模型底部浇筑混凝土基础梁和试验原型选取位于7度设防区(设计地震加底板。模型制作按照实际设置构造柱的砌体结构速度为0．1g)、lI类场地的带构造柱的砌体结构施工工序进行。教学楼，取两层两开间设计试验模型。由于振动表2材料力学性能实测值台台面尺寸、载重等限制，模型的长度相似比取为I／4，弹性模量相似比取1，加速度相似比取4。由以上三个基本相似比确定其他主要的相似系数“，如表1所示。收稿日期：2011-08．

6、3l作者简介：张明杰(1988·)，男，浙江杭州人，硕士研究生，研究方向为工程结构抗震(Email：zhangmingjie0823@126com)基金项目：住房和城乡建设部项目(2010．1—154)·9O·土木工程与管理学报2011拄，60+0．750V(b)构造柱配筋}，485【250I8oL25o【48511I1，825，82511650(a)模型平面图(c)圄梁配筋图l模型平面及构件配筋／ram1．4CFRP加固方案模型共布置24片应变片，CFRP上l8片(图对模型沿向输入地震波，在模型A轴外墙2)，其余6片贴于墙体

7、内侧，如图3所示。试验模“x”形粘贴CFRP，端部纵横向贴布锚固，见图2型1轴墙面上布置5个加速度传感器，3轴墙面(a)；在B轴墙体纵横粘贴CFRP，见图2(b)，布上布置5个位移传感器，如图4所示，其中“A”表宽均为50mm。CFRP采用日本东丽株式会社的示加速度传感器，“D”表示位移传感器。产品，粘贴浸渍胶由武汉武大巨成加固实业有限2．2地震波的选取与调幅公司生产，抗弯强度为58．3MPa，拉伸强度为选用三条地震波进行试验，分别为：(1)EL43．9MPaCentro波(1940年，180分量)；(2)汶川卧龙波(2008

8、年，EW分量)；(3)人工波，根据《建筑抗震设计规范》设计谱生成。根据表1相似比的要求，原始地震波在时间轴上压缩至1／4，加速度峰值放大4倍，如图5所示。团(a)A轴墙面『]豳匠，JJIJI18l4(a)A轴墙面(b)B轴墙面图3墙体上应变片布置I31II1(b)B轴墙面图2