装配式配筋砌块砌体结构技术与应用

当前在国家大力倡导建筑业采用装配化建造方式的背景下,装配式混凝土结构、装配式钢结构等建筑新技术不断涌现并在工程建设中大量应用,而砌体建筑在这次装配化建造大潮中比较沉寂。砌体结构领域的工作者一直也在积极探索,介绍了砌体结构中一种配筋砌块砌体结构实现装配化建造的技术,该技术先以标准化生产的砌块产品组装成个性化需求的墙构件,再将墙构件经绑扎后在施工现场吊装并在安装中穿入竖向钢筋,最后用混凝土灌孔连接形成整体结构。该技术是基于理论试验研究及工程实践验证后得出的新成果,已有近20万m^(2)规模的工程实践应用,具有成本低、工艺简、安全性好、效率高等特点,为采用装配化方法建造房屋提供了新的选择。

基于组合赋权法与TOPSIS法的砌体结构加固方案优选

砌体加固方案优选方法对实际工程遴选方案具有重要意义。为此建立了组合赋权法与TOPSIS法相结合的砌体结构加固方案优选方法,引入加固效费比模型,以效费比值为定量指标,以施工工期、施工技术、效果、整体效应4个因素作为定性指标,建立砌体结构抗震加固优选方案指标体系。以某教学楼为例,运用G1-COWA组合赋权法与TOPSIS法,求出该结构最佳加固方案为板墙加固方案。结果表明:所提出的优选方法具有一定的实用性和有效性,也适用于一般砌体加固改造工程;优选方法能根据既有结构的基本信息,科学便捷地决策出最佳方案,为砌体结构的加固设计实施提供更科学的技术支撑。

应用型本科院校“砌体结构”教学改革与实践探讨--以太原学院土木工程专业为例

为适应新工科背景下社会对人才需求的变革以及应用型本科院校的办学定位,土木工程专业人才培养方案出现了较大的调整,“砌体结构”的教学课时大幅缩减,导致教学任务重、培养目标难以达到等问题更加突出。文章以太原学院土木工程专业为例,结合“砌体结构”的课程特点,分析总结了教学过程中存在的问题。在此基础上,以学生为中心,提出了教学方法多元化、考核过程全覆盖、教学内容体系化、思政融入的切入点以及提升实践教学等改革措施与实践过程,旨在综合提升学生的知识、能力和素质。

既有砌体结构建筑安全性检测及加固设计

建筑行业快速发展的同时,大部分不符合现行抗震设防标准的砌体结构急需对其进行安全检测及加固设计。基于抗震设计性能评价,深入分析研究砌体结构加固改造与优化问题。以吉林省某大学主楼砌体结构为研究对象,基于抗震理论,研究主楼砌体结构,分析外层框架加层结构,对提升砌体结构抗震性能具有有力影响,完成对该项目的砌体结构检测与加固设计。

基于DOE考虑结构参数不确定性的砌体结构地震易损性分析

砌体结构参数具有离散性高且其受到地震作用后响应结果非线性强等特点,所以在砌体地震易损性研究中结构参数不确定性对结果产生的影响不容忽视。针对汶川地震中具有代表性的砌体结构,提出基于DOE(试验设计)方法考虑在砌体结构地震易损性研究中结构参数不确定性的影响。首先,使用Plackett-Burman方法开展结构参数的灵敏度分析,筛选出对砌体结构地震响应影响较大的3个结构参数;然后,根据筛选结果及地震参数PGA进行试验设计,进而建立结构参数与最大层间位移角的响应面回归模型;最后,通过进行蒙特卡罗模拟获得地震易损性曲线,并进一步评估结构参数不确定性对砌体地震易损性分析的影响程度。研究结果表明,弹性模量、密度和抗拉强度是对砌体结构易损性影响较大的3个参数;当地震动PGA为0.1 g时,相较于其他结构参数,弹性模量对结构地震响应的影响最显著;当PGA为0.2 g时,3个结构参数的影响由大到小依次为弹性模量、密度和抗拉强度,当PGA为0.4 g时,3个结构参数的影响由大到小依次为弹性模量、抗拉强度与密度。本文所提出的方法计算量少、精度高,可为有效解决砌体结构参数种类众多和材料非线性强等难题提供新思路。

砌体结构地震风险控制决策方法研究

地震等自然灾害作用下生命安全风险的相关决策会对社会公共安全产生重大的影响,因此,工程结构应将风险限制在合理可接受水平,在经济投资、使用效益和生命安全保护方面达到综合最佳。为了解决“多安全才足够安全”这个问题,首先,根据我国2018年基本国情和经济水平确定生活质量指数(life quality index,LQI),并建立基于LQI的风险可接受准则;其次,对新建砌体结构和加固既有砌体结构进行可靠度分析,采用蒙特卡罗法计算地震作用下砌体结构的失效概率;最后,建立砌体结构的地震风险控制决策方法,并通过实例应用提出新建砌体结构的最优设计方案和加固既有砌体结构的最佳加固策略。结果表明:文中提出的方法对新建砌体结构可靠度指标的要求与规范要求基本吻合;地震作用下多层砌体结构的可接受失效概率为0.001~0.010。

基于双重注意力U-Net的砌体结构震害裂缝检测

【目的】砌体结构震害裂缝严重影响结构安全。在震后应急响应阶段,对结构各部位进行裂缝检测是结构安全鉴定的重要依据。为提高检测效率,提出一种改进的多目标语义分割算法,即双重注意力UNet(dual attention U-Net,DA U-Net)。【方法】首先,为支持模型的训练,创建一个手工标记的数据集,并采用数据增强策略保证网络学习到更多的裂缝细节特征;其次,使用VGG16(visual geometry group 16-layer)网络替换U-Net主干特征提取网络,并且在跳层连接处嵌入卷积块状注意力模块和非局部注意力机制,有利于改善裂缝边缘分割不完整和全局特征信息利用不充分的问题,以及有效利用浅层特征信息来加强特征表示;最后,用亚像素卷积取代原上采样操作,补充低分辨率像素缺失的语义信息。【结果】改进DA U-Net网络在分类准确率和分割精度上均达到最佳表现。精度评价指标F_(1)分数(F_(1) score)指标E_(F_(1))、平均像素精度(mean pixel accuracy,MPA)指标E_(MPA)和平均交并比(mean intersection over union,MIOU)指标E_(MIOU)达到84.66%、91.57%和81.50%,相比U-Net网络的分割精度均提高5.00%以上。选择合适的主干网络能更好地捕捉和表征数据的复杂特征,同时对全局空间位置信息关注度也更高。【结论】改进算法可显著提升对裂缝识别和定位的准确性,以及对裂缝的整体形态、走向和交融情况的分割完整性,增强多组合裂缝分割精度,为震后砌体结构房屋安全鉴定提供一种有效的检测方法。

高韧性水泥基复合材料在贵州砌体结构房屋加固中的应用

砌体结构房屋在长时间的使用和特定的环境因素影响下,可能出现裂缝、变形、强度降低等问题。根据贵州省的地理和气候特点,针对该地区砌体结构房屋面临的主要挑战,探讨高韧性水泥基复合材料在贵州省砌体结构房屋中的应用。总结高韧性水泥基复合材料的特性、制备方法并与传统材料进行比较。基于该种新型材料的性能优势,进一步探讨其在砌体结构房屋加固中的具体应用方法、施工流程要点。通过实地案例研究,验证高韧性水泥基复合材料在提高砌体结构的抗裂性、耐久性及经济效益方面的明显优势;同时指出该技术的应用范围和局限性,特别是在特定的建筑类型和环境下。

砌体结构物化阶段碳排放指标分析与对比研究

为研究砌体结构的物化碳排放指标,促进砌体结构的低碳发展,以墙体体积和长度为功能单位,采用基于过程的方法建立物化碳排放指标计算模型,并结合工程消耗量定额与现场实测数据对比分析烧结页岩空心砖砌体、混凝土实心砖砌体、蒸压加气混凝土砌块砌体、混凝土小型空心砌块砌体、配筋砌块砌体和装配式配筋砌块砌体6种砌体墙的碳排放指标。结果表明,单位体积或长度的约束砌体碳排放指标明显高于无筋砌体,但提供相同竖向承载力的碳排放指标仅为无筋砌体的71%左右。此外,材料生产和运输是砌体结构物化碳排放指标的主要影响因素,发展轻质、低碳、可循环、本地化的块体材料可有效降低碳排放。

考虑诱发地震影响的砌体结构易损性分析

为揭示诱发地震和天然地震对建筑结构影响及其破坏概率分布的影响,本文以我国典型砌体结构为研究对象,开展了考虑诱发地震影响的易损性研究。首先建立了典型三层和六层砌体结构分析模型,然后以40条震级和震中距都接近的天然地震地震动和诱发地震地震动为输入开展Pushover分析,分别建立基于峰值加速度PGA和结构基本周期加速度反应谱值Sa的易损性曲线,最后采用循环往复加载方法对两次诱发地震作用下的结构倒塌易损性进行了分析讨论。结果表明:当以PGA作为易损性输入地震动参数时,天然地震地震动作用下的易损性显著高于诱发地震地震动;当以Sa作为易损性输入地震动参数时,三层砌体结构由于以基本振型为主导,在两类地震动作用下其易损性曲线比较接近,而六层砌体结构高阶振型由于对结构地震响应具有一定影响,且诱发地震地震动的高频成分较天然地震地震动丰富,因此六层砌体结构在诱发地震地震动作用下的易损性高于天然地震。此外,对两次诱发地震作用下的砌体结构易损性分析结果表明两次地震作用下结构的损伤概率明显增加。

受邻近开挖影响的浅基础砌体结构三阶段分析法

浅基础砌体结构的材料力学行为和受力体系决定了其对变形极其敏感,尤其是邻近深基坑工程施工时,需在基坑开挖前对影响范围内的砌体结构建筑进行安全评价。鉴于此,提出一种用于受邻近深开挖影响的浅基础砌体结构变形和损伤分析的三阶段分析法。三阶段分析法依托于数值模拟,根据影响因子权重依次构建地基结构模型、荷载结构模型和分离式砌体模型,在减少计算量的同时,尽可能准确预测砌体结构的变形和损伤风险。本文依托杭州市某深基坑工程,采用该分析法对受深开挖影响的砌体结构建筑进行深入分析,结合实测数据验证计算结果。结果表明,三阶段分析法能较好地反映因基坑开挖引起的周边建筑物的变形和表观损伤情况,在评价浅基础砌体结构损伤、预测结构变形等方面有较好的适用性,可为基坑开挖与周边建筑物相互影响的超前预测提供一种思路。

爆破影响下砌体结构振动效应及其安全性评价

城市地下工程在进行爆破施工时,邻近建筑结构的安全和稳定至关重要。基于武汉地铁8号线二期联络通道的爆破开挖工程,根据工程现场监测,建立LS-DYNA动力有限元3D数值计算模型并进行了详细分析。研究可知,数值模型质点振速变化和频率特征与工程现场测试基本一致,数值参数和计算方法合理。在振动响应方面,砌体结构主要表现为高度方向的振动,振动最大的点位于结构柱顶、柱脚,振速较大。砌体结构单元动应力沿结构长度方向先增大后减小,沿宽度方向则震荡减小。结构振速与有效应力具有对应关系,根据极限抗拉强度计算得砌体结构的安全控制振速为1.18 cm/s;结构爆破峰值振动速度在安全控制范围以内,单元的峰值有效应力不大于抗拉强度,结构处于安全状态。

低层砌体结构基础(滑移)隔震技术应用综述

村镇砌体建筑抗震防灾能力薄弱,应用基础隔震技术来发展低成本村镇住宅隔震新体系,是新农村建设、村镇防震减灾的重大需求。为推进基础隔震技术在低层村镇建筑中的应用,介绍了“隔震橡胶支座隔震”与“低摩阻材料滑移层隔震”这两种建筑结构隔震方法;归纳、总结和评析了国内外低层砌体建筑基础(滑移)隔震技术的研究成果和工程应用实例,着重对低成本的石墨玻璃丝布、玻璃珠滑移层、钢筋沥青隔震技术和我国西南地区积极推广应用的简易橡胶支座隔震技术进行阐述。综述成果可为继续研究基础(滑移)隔震技术提供参考。

新工科背景下砌体结构课程教学改革方案探索

现阶段砌体结构在土木工程行业中仍占据重要地位,然而其相关教学效果不佳,无法满足新工科建设背景下对于培养土木工程专业应用型人才的需求。该文首先概括砌体结构课程的内在特点,并从教学内容、教学设计、教学手段三方面总结现阶段课程教学现状。在此基础上,从培养学生实践能力角度出发就以上三方面分别提出将教学内容融入前沿性、教学设计增强整体性、教学手段强调多样性的改革方案,同时相关建议也可为其他相关课程的教学改革提供参考。

复杂地震动作用下底部框架砌体结构抗震性能研究

针对复杂三维震动特性下底框砌体结构的抗震性能,在太平洋地震工程研究中心的地震动数据库中,选取了六类复杂特性地震动记录,输入到两种不同层数的底框砌体结构及其隔震结构数值模型,计算得到动力弹塑性时程下的地震响应参数,评估其复杂地震动下的抗震性能.结果表明:对于底框砌体结构,脉冲型地震能对结构造成更剧烈的地震响应;底框砌体隔震结构中,软土脉冲型地震能给结构造成更大的地震响应.从速度脉冲影响的角度分析,速度脉冲效应会降低各层数底框砌体隔震结构的减震率.基础隔震对于提高底框砌体结构的抗震性能具有一定的作用,考虑到抗震性能和经济合理性,对于低矮的底框砌体结构,不建议采用基础隔震设计,而对于较高的底框砌体结构,基础隔震能有效减少结构上部的砖砌体受拉破坏.

酸雨侵蚀环境中约束砌体结构时变地震易损性分析

多龄期砌体结构在酸雨侵蚀作用下的耐久性问题日益凸显,但目前国内外还没有形成完整的结构层次耐久性时变模型。为研究材料性能演化与砌体性能演化的关系,对不同配合比砂浆、砖块和砌体分别进行加速侵蚀试验,建立了考虑酸雨侵蚀循环次数的砌体构件抗压强度模型,再根据自然环境下砌体样本数据,建立酸雨侵蚀作用下在役砌体结构力学性能退化程度与服役年限的数学关系,并使用典型结构法对某二层约束砌体结构进行地震易损性分析,分别讨论了不同参数对酸雨侵蚀作用下约束砌体结构易损性曲线和破坏概率的影响规律。结果表明,在其他因素不变的条件下,当地震动强度较高时,酸雨侵蚀作用下约束砌体结构严重破坏和倒塌的发生概率随服役年限的增大而逐渐增加。

村镇砌体结构民居地震倒塌易损性分析

为了快速定量评估我国村镇区域现存的大量居民自建砌体房屋的地震抗倒塌性能,提出了一种基于简化分析模型的地震倒塌易损性分析方法.针对不同抗震构造措施的村镇典型砌体结构民居,基于砌体墙片恢复力模型和刚性楼板假定,建立结构简化剪切层模型,并根据结构的典型地震倒塌破坏模式,确定对应的倒塌判断准则.通过对比所提模型与精细化有限元模型的模拟结果,验证该模型在倒塌分析中的可靠性.基于23条地震动的增量动力分析,得到各简化剪切层模型的倒塌易损性曲线,量化评价结构抗倒塌性能.结果表明:增加构造柱可以显著提高结构抗倒塌能力;相较于现浇楼板,采用预制楼板后结构抗倒塌能力减弱;不设置构造柱和圈梁且采用预制楼板的结构抗倒塌储备系数仅为采用完好抗震构造措施结构的10%.

考虑砌筑砂浆劣化的老旧砌体结构抗震性能分析

北京地区现存大量建造于1980年前后的在役老旧砌体房屋,因服役时间较长,普遍存在建筑材料劣化的现象。选取砌筑砂浆作为研究对象,通过分析冻融循环劣化过程和现场砌筑砂浆实测结果,建立北京地区实际服役环境下砂浆抗压强度劣化时变模型。通过建立典型老旧砌体结构房屋有限元模型,采用层间位移角作为评价指标,对不同建造年代的砌体房屋抗震性能进行分析研究。结果表明,随着服役时间增加,该六层砌体结构整体位移响应增大,且主要发生在服役20年之后。在7度设防地震作用时,服役超过40年的砌体房屋损伤接近严重破坏状态,难以满足抗震设防要求。在峰值加速度为200gal的地震作用时,未劣化砌体结构没有达到倒塌状态,而服役50年的劣化砌体结构进入倒塌状态指标界限内,抵抗倒塌的能力下降十分显著,显示出对多年服役劣化砌体结构进行鉴定加固的急迫性。

煤粮复合区多次采动条件下砌体结构损坏演化规律

淮南矿区地处华东地区煤粮复合区,采掘活动造成地表变形,对地表建筑物造成损害,因此,探究多次采动条件下地表构筑物的损坏规律至关重要。以淮南矿区某地表建筑物为原型,采用了理论分析、数值模拟的研究方法,对地表建筑物的采动损害机理进行了研究,得到了如下结论:地表下沉、水平移动、曲率变形、水平变形对地表建筑的产生不同影响特征,多次采动影响下会产生“弱化变形型”、“强化变形型”、“复合型”等3种扰动类型。模拟了多次采动条件下地表砌体结构在不同曲率变形条件下的破坏及裂缝扩展情况,裂缝宽度、条数随着曲率变形增大而增加。随着曲率变形增加,砌体结构间节理逐步破坏,整个结构体系从连续变形特征逐步演化为非连续变形,整体强度逐步弱化且砌体结构变化不可逆。

隔震橡胶支座在砌体结构抗震加固中的应用

砌体结构的加固改造,经常遇到抗震设防类别的提高,导致上部结构的构造措施难以满足规范要求,给加固设计带来一定的困扰。橡胶隔震支座在加固设计的运用,可以有效减小上部结构的地震作用,从而减少上部结构的加固设计难度。以五层砌体结构的改造加固为例,探讨隔震橡胶支座在砌体结构抗震加固中的应用。该建筑使用功能由办公楼改为幼儿园,抗震设防类别由丙类提高为乙类。通过在底层设置隔震橡胶支座,对比加固前后底部剪力、弯矩的变化,可以看出橡胶支座显著降低了砌体结构底部的地震力,减少了上部结构的加固量。