碹窑民居受力机理及加固方法研究

碹窑民居作为一种下部黄土夯筑、上部土坯成碹的特有结构,具有独特的传力机制及力学模型。基于FLAC3D有限差分软件建立碹窑数值模型,分析了碹窑民居的受力及变形特性,明确了材料强度对碹窑稳定性的影响,针对结构薄弱部位提出了具体加固措施。研究成果表明:夯土与土坯结构间缺少构造连接,切向应力沿接触面传递不连续;自重荷载下,碹窑拱顶易发生大幅度下沉继而引发纵向开裂。碹窑稳定性随材料强度折减系数的增大经历三个阶段,折减系数为1.0~1.4时处于稳定阶段,折减系数为1.4~1.6时处于为过渡阶段,折减系数为1.6~2.0时处于失稳阶段。针对窑鼻、夯土与土坯结构接触面及窑顶等薄弱部位提出了具体的加固措施,并通过爆破激振试验证实了加固措施的有效性。

基于力学性能指标与耐久性能指标联合的夯土改性配比优化设计方法

素土强度低、耐久性差且各改性材料掺量往往由工匠凭经验大致确定,导致夯土表面时常容易开裂剥落,故应根据现场土质状况以及合理试验方法来设计夯土改性配比。现有研究大都局限于单一性能指标最优的配比,而现实中夯土既要考虑针对多项力学性能指标与耐久性能指标的同步优化,还要考虑不同地域与气候条件下各指标的重要性不同。另外,现有研究仅能确定若干预设配比中的最优组,而非改性材料预设掺量范围内的最优配比。为此,文章提出一种基于力学性能指标与耐久性能指标联合的夯土改性配比优化设计方法,其包括:(1)土料选用原则与土质鉴定方法;(2)考虑夯土多性能指标的综合赋权方法;(3)基于加权评分和回归分析的夯土改性配比综合比选与优化方法。文章方法通过调整指标权重筛选出适应指标重要性不同时的夯土改性配比,并通过优化设计获得各改性材料预设掺量范围内的最优配比。最后通过设计实例证明了文章方法的确可得到最优的夯土改性配比。

三种固废改性生土材料配方设计及力学性能研究

为改善生土材料的力学性能,本研究以铁尾矿、煤矸石、电石渣、油泥与水泥等材料作为掺和料对生土进行改性。基于单形格子法设计配方,对3种配方、180个改性生土试件进行抗压强度试验,研究不同因素对试件破坏形态、抗压强度和试验数据离散性的影响;利用频数分析法,研究了固废改性生土材料的最优配方;通过CT扫描,从细观层面分析受荷后材料内部的分形和孔隙。结果表明:改性生土试件抗压破坏形态基本相同,极限位移受掺料影响显著。以煤矸石与电石渣、铁尾矿与水泥、油泥与水泥作为掺和料均可大幅提高改性生土试件的力学性能,掺和料种类、掺量对改性生土试件强度及数据离散性影响显著。经过频数寻优,3种配方的理想强度掺和料配比分别为1)铁尾矿12.1%~19.5%(质量分数,下同)、水泥13.9%~19.1%、生土65.5%~69.9%;2)电石渣6.7%~14.1%、煤矸石8.9%~11.8%、生土76.7%~81.8%;3)油泥11.4%~14.4%、水泥17.4%~19.4%、生土67.1%~70.5%。材料内部的分形和孔隙特征稳定,表现出较小的波动性和良好的密实性。

西班牙夯土类历史古迹建筑的保护干预经验

西班牙是欧洲夯土建筑最集中的国家之一,保留了大量夯土类历史古迹建筑。文章在陈述西班牙夯土类历史古迹建筑保护背景的前提下,以代表性案例的解读为主,重点探讨这些案例中采用的修复和保存这两类干预措施的多样性、价值判断、目标追求以及实施难点。西班牙夯土类历史古迹建筑的保护干预实践经历了从体现可读性和整体价值的原貌恢复,到以保护本体为主要目标的局部修复,再到注重历史信息存留的现状保存的过程,对建筑遗产历史价值的重视程度逐步增加。文章认为,西班牙的干预经验反映了对技术与艺术、美学的兼容之道的不断探索,值得中国在相关建筑保护实践中学习和借鉴。

桩-浆联合模式下土遗址裂隙注浆加固机制

桩-浆联合修复土遗址裂隙加固效果显著,加固机制复杂尚待明晰。基于固体传热、非饱和渗透理论,结合生石灰非等温水化进程和桩-浆-土的动态变化关系,建立了该过程中水-热-力耦合的三维扩散模型并进行求解,通过现场注浆试验过程的实时监测结果与有限元模拟结果的比对以揭示其加固机制。结果一致表明:石灰桩和浆液中生石灰都在极短时间内达到较高的反应程度,60 min时反应程度分别达到87%和76%;裂隙周边夯土中各物理场均呈现出以浆液和石灰桩为中心,距离裂隙越远数值越低的分布规律;浆液和石灰桩中80%的水分和69%的水化热被有效用于加固过程;归一化处理后得到该过程中温度、水分、膨胀压力作用的有效影响范围分别为裂隙宽度的2.4倍、0.7倍和1.4倍。该研究为桩-浆联合修复土遗址裂隙新方法提供了理论支持。

生土建筑基体-面层界面抗剪性能的试验研究

采用天然生土(NS)、水性聚氨酯改性生土(WPS)、天然水硬性石灰改性生土(NHLS)、人造水硬性石灰改性生土(AHLS)制作了10组30个生土面层与基体黏结的试件。通过0、100、200 kPa垂直荷载作用下界面直剪试验,得到不同基体-面层的剪应力-位移关系曲线和抗剪强度。结果表明,界面主要发生黏结破坏。垂直荷载施加到100 kPa,抗剪强度提高20%~30%;施加至200 kPa,抗剪强度最高,部分界面出现啃断与黏结组合破坏。总体而言,WPS面层的抗剪强度和刚度均最大,但易产生基层剥离。AHLS和NHLS面层的抗剪性能较接近,均优于NS面层。

玄武岩纤维夯土墙体抗震性能试验研究

夯土墙民居具有取材方便、造价低廉、冬暖夏凉、环保再生等特点,但材料的特性导致其耐久性和抗震能力较差。为提升夯土墙的抗震性能,设计了采用不同玄武岩纤维比例与长度的5片夯土墙体,并进行了拟静力试验,研究其在水平力与竖向荷载共同作用下的破坏方式、破坏过程、破坏机理以及滞回曲线、骨架曲线、延性与耗能等方面的表现。结果表明:相比于素土墙体,添加了玄武岩纤维的夯土墙体开裂时间更晚,开裂荷载更大,最大相差28.56%;其极限承载力提高了3.34%~16.05%,极限位移则提高了9.34%~51.32%;玄武岩纤维可以有效地提高夯土墙的耐久性和抗震能力。

现代夯土建造技术在景观建筑中的应用

为研究现代夯土技术在景观建筑中的应用效果,以绵阳市乡村旅游环线项目街子驿站景观建筑施工为载体,针对传统夯土墙结构及施工工艺的不足,通过对项目当地夯土材料的试验检测,优化了墙体混合料配合比;通过改良夯土墙结构及夯土工艺,优化了夯土墙模板体系。应用现代建筑施工技术结合传统夯土技术,提升了夯土建筑强度及稳定性。同时,介绍了一种装配式夯土墙模块施工技术在生土建筑中的应用,加快了墙体施工进度,取得了良好的效果。

西藏地区民房建筑的特点及抗震模拟

本文探讨了西藏地区传统民房建筑的主要特征及其存在的局限性,通过选取具体实例,借助有限元分析软件ANSYS,对位于西藏东南部墨脱县某木制框架结构的藏式民房进行了较为详细的抗震性能模拟实验,并结合理论模型对实际结构可能出现的破坏情况进行了讨论。在此基础上,本研究进一步提炼总结了新型建筑形式在西藏地区民房改造项目中的实际应用与成效,为提升当地民房建筑的抗震能力和居住安全性提供了科学依据和实践指导。

生土结构房屋的承重夯土墙体抗震性能试验研究

对村镇建筑中使用的生土结构房屋承重夯土墙的受力及抗震性能进行试验研究,设计了三片夯土墙试件.对试件施加竖向荷载和低周反复水平荷载,研究夯土墙体在地震荷载作用下的破坏过程、破坏形态、滞回曲线和骨架曲线的特征以及墙体的水平承载力和变形能力等.通过对比试验,分析了构造柱、圈梁在夯土墙体中的作用以及土中掺和料对墙体受力性能的影响,指出影响夯土墙抗震性能的主要因素及一些施工中应该注意的问题,提出夯土墙承重墙体的抗剪承载力计算公式.

智慧消防技术在古建筑防火设计中的应用与发展前景研究

对智慧消防技术在古建筑防火设计中的应用及发展前景进行总结分析。在了解古建筑的特点和防火安全隐患如耐火等级低、防火间距不足等问题的基础上,重点探讨了智慧消防技术的应用方案,包括安装视频监控、智慧烟感检测系统以及利用智能视频分析技术进行火灾风险识别等。最后,对智能消防技术在古建筑防火设计中的应用前景展开论述。

土与相邻结构动力相互作用研究综述

对土与相邻结构动力相互作用的研究进展进行了综述。首先,从地基土的剪切模量、阻尼比和非线性行为等方面对地基土动力学特性研究进行了介绍。其次,对弹性地基模型、弹塑性地基模型和多尺度耦合模型等土与相邻结构动力相互作用模型进行了详细探讨。接着,从现场观测和监测技术、减震和隔震技术以及综合方法和多学科研究在该领域的应用等方面进行了概述。最后,对土与相邻结构动力相互作用研究领域的未来研究方向进行了分析。

高性能土工格栅加筋土挡墙数值仿真与参数分析研究

以西南地区复杂环境下土工格栅加筋土挡墙为工程依托,采用有限元软件进行数值模拟,研究不同设计参数与不同地震荷载作用下加筋土挡墙受力变形特征。研究表明,随着土工格栅抗拉强度、土工格栅长度的增加,挡墙的变形逐渐减小,以水平变形为例,高性能土工格栅较常规土工格栅减小量为42%,筋材长度由6 m变化为10 m,减小量为14%;随着土工格栅竖向间距的增大,结构变形逐渐增加,同样以水平变形为例,当土工格栅间距由0.6 m增大至1.2 m时,增幅约为29%。研究结果表明,土工格栅抗拉强度是影响加筋土挡墙稳定性的重要因素,筋材竖向间距的影响次之,而筋材长度对结构变形特征的影响较小。在水平与竖向地震荷载作用下,加筋土挡墙的变形量随地震加速度的增加而增大;相较于普通土工格栅,高性能土工格栅限制加筋土挡墙变形行为更显著。

走向生土建筑结构

讨论生态文明时代给生土建筑带来的历史机遇与挑战,叙述生土建筑的国内外研究现状和其震害特征,提出生土建筑在我国的发展趋势和要求:以新农村建设为契机,秉承传统生土结构的精髓并借鉴国外先进的研究成果,积极探索符合当代人生活模式的生土建筑形式以及满足抗震要求的生土结构形式。

不同夯筑方法的承重夯土墙体抗震性能试验

提出适用于生土结构房屋承重夯土墙体新的施工方法,对采用不同方法夯筑的承重夯土墙体的受力及抗震性能进行试验研究,设计了3个墙体试件,分别采用传统水平分层夯筑、错层夯筑和加销键夯筑。对试件施加竖向荷载和低周反复水平荷载,研究采用不同夯筑方法建造的夯土墙体在地震荷载作用下的破坏过程、破坏形态、滞回曲线和骨架曲线的特征,以及墙体的水平承载力和变形能力等;对比分析不同夯筑方法对夯土墙体水平受力性能和变形性能的影响。研究结果表明,与传统夯筑方法相比,错层夯筑法使墙体的承载和变形能力都得到提高;加销键夯筑使墙体的变形能力得到提高。

内置绳网承重夯土墙体抗震性能试验研究

提出一种内置绳网的生土结构房屋承重夯土墙体及其建造技术,对该种夯土墙与按照传统方法夯筑的承重夯土墙的受力及抗震性能进行试验研究,各设计了一片墙体试件.对试件施加竖向荷载和低周反复水平荷载,对比研究两种夯土墙体在地震荷载作用下的破坏过程、破坏形态、滞回曲线和骨架曲线的特征以及墙体的水平承载力和变形能力等.分析内部设置绳网对夯土墙体水平受力性能和变形性能的影响.研究结果表明,与传统夯土墙相比,内置绳网夯土墙体的承载和变形能力更高,将该种夯土墙应用于生土结构房屋,可使房屋的整体性增强,抗震能力得到提高.

国外生土结构研究综述

生土结构作为传统建筑的一个重要组成部分,在世界各地留存广泛,其生态、节能、环保等优势受到世界各国土木工程领域学者的关注。通过回顾生土结构的发展历史,对国外生土结构的建造方法、生土材料改性、生土结构构件的抗震性能以及生土结构已有的技术规程等方面的研究现状进行综述。重点介绍国外生土结构构件的标准化制作工艺和机械化施工方法、生土材料的化学改性和物理改性方法,尤其是利用天然纤维和工业、生活废弃物作为生土改性材料的思路,还介绍国外生土结构构件抗震性能的试验研究成果和理论分析方法,以及国外已有的专门针对生土结构设计、建造、质量控制等方面的规范、规程。指出我国在生土结构研究方面与国外的差距,归纳我国生土结构研究和应用中可借鉴的国外经验,提出我国生土结构工程领域需要进一步研究和解决的问题。

掺入工业废料的改性生土材料抗压试验

为合理利用废弃材料改善生土材料力学性能,通过在素土中掺入糯米浆、废玻璃渣和橡胶,形成改性土体材料,设计5种配合比方案,制作Φ102 mm×116 mm圆柱体试块。通过对其进行轴心抗压强度试验,对比不同配比试件的试验现象、抗压强度、变形能力、荷载位移曲线,分析不同掺合料的作用机理、研究不同掺料不同掺量对抗压强度的影响规律,提出了玻璃渣和橡胶掺量的合理范围。试验结果表明,在素土中掺入糯米浆能提高素土抗压强度,掺入糯米浆、玻璃渣和橡胶,可提高抗压强度和变形能力,但其抗压强度随玻璃渣和橡胶掺量的增多增至3.12 MPa后下降。

掺入玻璃和竹纤维的生土基材料性能试验研究

传统生土基材料在抗压强度、变形能力等方面与现代建材相比存在较大差距,为了改善传统生土基材料的基本力学性能,在生土基材料中掺入改性材料:糯米浆、玻璃渣、竹纤维,形成改性生土基材料。设计1组素土试件和4组不同配比的改性生土试件,由土工试验方法制作得到直径102 mm×高116 mm的圆柱体改性生土基试件共5组,24个。通过对试件进行轴心抗压试验研究,得到不同掺料以及不同掺量试件的抗压强度、破坏荷载、断裂能和位移值。分析不同掺料以及不同掺量对生土试块抗压强度、变形能力、断裂能的影响规律。结果表明,糯米浆能大幅度提高生土块材的抗压强度,但对试件的变形能力没有提高;玻璃渣对生土块材抗压强度有一定提高,竹纤维对生土块材变形能力有较大提高,试件破坏时整体性较好,大大改善试件脆性性能。

新型土坯墙体房屋抗震性能试验研究

提出了一种新型土坯墙房屋,对新型土坯墙房屋承重墙体的受力及抗震性能进行试验研究。设计三片新型土坯墙试件,研究土坯墙体在竖向荷载和反复水平荷载作用下的破坏过程、破坏形态、滞回曲线和骨架曲线特征以及墙体水平承载力和变形能力等,同时,研究新型构造措施对土坯墙抗震性能的作用。试验表明:新型土坯墙体的破坏模式与配筋混凝土小型空心砌块相似,土坯墙体具有良好的承载力和变形能力。新型构造措施对墙体整体抗震性能作用明显,其连接构造至关重要。与计算结果比较得出,在建筑抗震概念设计原则指导下,抗震设防7度区采用新型土坯墙建造二层房屋具有可行性。