【摘 要】
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历史建筑记录着城市发展演变历程,承载着宝贵的历史文化信息。在与城市规划相冲突的背景下,对其进行保护和合理利用已成为当务之急。建筑移位技术为解决这一问题提供了有效途径,其中结构托换是建筑物移位过程中的关键环节。砌体结构是历史保护建筑的主要结构形式,砖墙、柱作为竖向受压构件,具有较好的抗压能力,但由于砂浆和块体间的黏结能力较弱,抗拉、抗剪、抗弯的能力均很低,具有脆性特征。加上结构在长期使用过程中经历自
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历史建筑记录着城市发展演变历程,承载着宝贵的历史文化信息。在与城市规划相冲突的背景下,对其进行保护和合理利用已成为当务之急。建筑移位技术为解决这一问题提供了有效途径,其中结构托换是建筑物移位过程中的关键环节。砌体结构是历史保护建筑的主要结构形式,砖墙、柱作为竖向受压构件,具有较好的抗压能力,但由于砂浆和块体间的黏结能力较弱,抗拉、抗剪、抗弯的能力均很低,具有脆性特征。加上结构在长期使用过程中经历自然环境侵蚀和人为损伤。结构构件承载能力、抗变形能力基本不能满足现行规范标准的安全要求,更不能有效抵抗平移过程的附加作用。须采取针对性加固补强措施以确保托换及平移过程的安全。本文根据湘江宾馆平移工程实例,该工程是近现代保护建筑,且作为目前国内最大的砖柱独立基础砌体房屋平移工程,具有突出的工程特点,课题组提出对砖砌体先采用高性能水泥复合砂浆钢筋网(HPFL)加固再进行托换。为了探究砖墙和砖柱直接托换和采用加固后托换结构的受力性能,本文采用有限元进行模拟分析。考虑到该工程难度大,具有一定风险性,因而又进一步分析了采用HPFL加固后的砖砌体托换结构在平移各工况下的力学响应,最后结合工程监测数据进行对比分析。主要研究工作及结论如下:(1)以已有的砌体墙托换结构受力性能试验为基础,合理选取砖墙托换结构中各材料的本构关系和破坏准则,使用ABAQUS有限元软件对砖墙托换结构进行建模分析。并将有限元模拟结果和试验结果进行了对比分析,验证了模型在砌体托换结构在有限元分析中的适用性和可行性。(2)对砖墙托换结构进行了竖向加载和水平单调位移加载,研究了砖墙托换结构在各荷载下的受力性能,并综合分析了加固方式等影响因素。结果表明:在竖向荷载下,无论是加固还是非加固的砖墙托换结构均具有一定的墙梁效应,且采用HPFL加固后,在增大墙体自身抗压承载力的同时,还能有效提高墙体的整体刚度,有利于加强墙体和托换结构协同工作的能力,从而提高试件的抗压承载能力;双面加固的加固效果要优于单面加固,砂浆强度等级对提高砖墙托换结构抗剪性能的意义不大,对于一般的层数不高的砌体房屋,随着竖向应力的增加,砖墙与销键梁底部的摩擦力以及结合面之间的粘结作用也随之增加,阻碍了墙体的水平滑移,从而提高了试件的抗剪承载能力。(3)对砖柱托换节点进行了竖向加载,分析了试件在竖向荷载下的受力性能。接着对试件进行了水平低周往复加载,分析了加固方式、加固层砂浆强度等因素对砖柱托换节点的抗震性能的影响。结果表明:采用HPFL加固老旧砖柱,HPFL能发挥其套箍作用,对砖柱形成一定的约束力,增强其整体性,可显著提高砖柱托换节点的抗压和水平承载能力,增强托换节点的延性,在工程中运用效果较好,托换节点能有效抵抗平移过程中各种不利作用,并且能满足房屋后续使用的抗震要求。(4)介绍了砌体加固托换技术在湘江宾馆平移工程中的运用,通过有限元模拟,进一步分析了采用HPFL加固后的砖砌体托换结构在平移各工况下的力学响应,最后结合工程监测数据进行对比分析。结果表明:采用ABAQUS模拟砖砌体托换结构在平移各工况下力学响应是可行的,与实际受力状态吻合较好,有限元计算结果和工程实际监测结果误差在可接受范围内。可利用有限元模拟预测砖墙托换结构和砖柱托换节点在实际工程中的受力状况。
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