嵌筋与外贴钢板加固木框架填充墙抗震性能试验研究

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1、嵌筋与外贴钢板加固木框架填充墙抗震性能试验研究摘要：为了研究木框架内砖砌体填充墙的抗震加固方法，共完成了3个缩尺试件的低周往复荷载试验。基于试验研究，得到了试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性和耗能能力等抗震性能指标。试验结果表明：未加固试件的破坏主要由填充墙的剪切裂缝控制且伴有平面外倾斜，木框架未见损伤；对砖砌体填充墙采用嵌入水平钢筋与端部外贴钢板进行加固可以有效地提高试件的承载力与延性，且一定程度的裂缝损伤对加固后试件的名义屈服荷载、峰值荷载影响不大，但对延性与能量耗散能力影响明显。中

2、国4/vie　　关键词：砖砌体填充墙；木框架；抗震加固；钢板；嵌入钢筋　　中图分类号：TU398.4文献标识码：A　　木结构在我国古建筑中占有很大的比重，此类建筑物通常采用砖砌体填充墙作为房屋的围护与隔断。基于汶川震害的调查与分析结果，地震作用下木构架基本保持完好，由于填充墙的嵌固作用，木构架产生的位移很小；但是，墙体由于强度不足容易发生破坏，即通常所说的“墙倒屋不塌”。文献通过对北京古建太和殿的抗震性能分析，认为考虑填充墙的嵌固作用后，整体结构的变形减小，有利于避免木构架发生整体倾覆，类似于带填充墙

3、的RC框架。此外，在欧洲一些国家，如葡萄牙、土耳其、法国、希腊、西班牙、德国等，带砌体墙的木框架结构形式也得到较为广泛的应用，并经历了多次地震灾害的考验。但是，欧洲的木框架通常增设多种斜撑，其对砌体墙的约束能力变强，墙体在经历地震后具有更好的整体性，这点与我国现存古建筑的实际情况相差较大。基于木框架内填充墙的破坏特点，为了避免填充墙倒塌造成的财产损失等不利影响，且考虑到古建筑加固时的特殊要求，本文对砖砌体填充墙采用水平灰缝嵌入钢筋与端部外贴钢板相结合的方法进行加固，尽量减少对墙体外貌的改变，其中外贴钢

4、板加固具有很好的可逆性。　　1试验概况　　1.1试件设计与制作　　试验共设计了3个试件（编号依次为KJ-1，KJ-2和KJ-3），其中试件KJ-1直接加载；试件KJ-2先加载至填充墙出现一定裂缝损伤，然后进行裂缝修补与墙体加固，再进行加载；试件KJ-3直接进行填充墙加固，然后进行加载。试件模型取自清工部《工程做法则例》卷二十四（七檩小式大木）一节中的扇面墙，并以1：1.76的缩尺比例进行设计。木框架的梁柱节点采用改进的燕尾榫，形状为端部宽、根部窄，与之对应的卯口则是里面大、外面小，这样能很好地防止拔榫

5、现象。试件的具体设计如图1所示。木材选用樟子松；砖砌体填充墙采用标准黏土砖砌筑，混合砂浆按M5要求进行配比（水泥：石灰：水=1：0.84：1.53），墙体厚度为115mm；地梁为钢筋混凝土梁，其截面尺寸为300mm×500mm。　　试件具体制作时，先浇筑地梁，然后制作木框架，最后砌筑砖砌体填充墙。　　1.2试件加固方案　　试件KJ-2和KJ-3中的填充墙两侧对称地采用钢筋嵌入水平灰缝内，同时在填充墙端部两侧分别外贴钢板进行加固，相关步骤与构造措施如下：①凿除需要嵌筋的水平灰缝砂浆，槽的深度为20mm；

6、②洒水润湿已凿好的槽，并用M5混合砂浆填入槽内至深度的一半，然后放入钢筋，每根长1450mm（伸入端部钢板内），并施加一定的挤压力；③在已嵌人钢筋的槽内再填入M5砂浆，直至灰缝平整；④待所有灰缝嵌筋施工完后，在墙端部两侧外贴钢板，钢板与砌体之间用2mm厚M5砂浆抹平，且钢板之间用直径12mm的对拉螺杆拧紧。具体的加固详图如图2所示。加固所用钢板为Q235钢；钢筋为HPB300级、直径6mm的光圆钢筋。为了使得钢板有效地工作，需将钢板在基础处进行植筋生根，植筋深度为150mm，所用钢筋直�轿�20mm，

7、并与钢板采用单面焊接（连接长度为100mm）。　　1.3材料性能　　樟子松实测的顺纹抗压强度平均值为32.4MPa，横纹抗压强度平均值为9.5MPa，抗弯强度平均值为91.6MPa。黏土砖的实测抗压强度平均值为19.03MPa，混合砂浆的实测抗压强度平均值为3.18MPa。Q235钢的实测屈服强度平均值为313.8MPa，极限强度平均值为493.3MPa。直径6mm光圆钢筋的实测屈服强度平均值为332.0MPa，极限强度平均值为433.9MPa。　　1.4试验加载与测量内容　　本试验采取水平低周往复加

8、载，柱顶竖向荷载通过手摇千斤顶施加，水平荷载通过支承在反力墙上的MTS作动器施加。参考《工程做法则例》中卷二十四，计算扇面墙中金柱的竖向荷载，并考虑到梁、柱、檩、椽等构件自重，本试验中竖向荷载取10kN。试验前在紧挨梁底两端固定20mm厚加载端板，通过4根长螺杆与作动器端板固定，为了不妨碍燕尾榫节点的转动，同时考虑到布置仪器方便，将作动器作用力中心位置定于距离木梁底60mm处。具体试验装置见图3。　　水平方向采用荷载位移混合控制加载方法，荷载与位移控制转