董方園, 蔣芳明, 余江滔, 朱奇云, 王漢鵬

(1.同濟(jì)大學(xué) 土木工程學(xué)院,上海 200092；2.上海市房地產(chǎn)科學(xué)研究院,上海 200031)

震害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，砌體結(jié)構(gòu)的抗剪強(qiáng)度低，剛度大而整體性差。在小震作用下，砌體墻易開(kāi)裂。在大震作用下，砌體結(jié)構(gòu)的剛度會(huì)急劇下降，容易發(fā)生脆性整體破壞[1-4]。

立帖式磚木結(jié)構(gòu)是江南和西南地區(qū)民居中最為常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式，其主要受力構(gòu)件為木梁、木柱，而填充墻多采用粘土磚砌筑而成。然而，這類建筑一般施工質(zhì)量較差，且結(jié)構(gòu)構(gòu)件常由于年久失修而老化損壞，因此需要后期的改建、加固來(lái)延長(zhǎng)其使用壽命[5-7]。由于早期建造的磚木結(jié)構(gòu)在當(dāng)時(shí)尚無(wú)抗震設(shè)計(jì)要求，所以這類建筑普遍抗震性能較弱。除此之外，這類傳統(tǒng)建筑具備優(yōu)良的歷史文化價(jià)值，在對(duì)其改建、加固的同時(shí)也要經(jīng)濟(jì)、有效地保護(hù)其原有的建筑外形與風(fēng)貌。傳統(tǒng)的水泥砂漿鋼筋網(wǎng)加固、碳纖維布粘貼等方式在經(jīng)濟(jì)性和外觀保護(hù)上都無(wú)法完全滿足以上要求，因此對(duì)新加固方式的需求已迫在眉睫。

李曉琴等[8]對(duì)具有高延性的混凝土材料進(jìn)行了探索性研究。鄧明科等[9]亦指出高延性混凝土材料能夠提升砌體墻的抗震性能。同濟(jì)大學(xué)的Yu等[10]在2017年研發(fā)出了一種極限拉伸應(yīng)變可達(dá)8%、抗拉強(qiáng)度可達(dá)17 MPa的新型工程用纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，并將其命名為超高延性混凝土(ultra-high ductile concrete, UHDC)。UHDC具有高抗拉強(qiáng)度、應(yīng)變硬化和細(xì)密裂縫開(kāi)展等優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度與高延性的匹配[11-12]。這些突破性的研究成果解決了混凝土脆性特征明顯的問(wèn)題，證明UHDC有應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固和無(wú)筋建造的潛質(zhì)[13-17]。

為探究典型磚木結(jié)構(gòu)的抗震性能及UHDC加固磚木結(jié)構(gòu)的可行性，筆者所在研究團(tuán)隊(duì)對(duì)縮尺比為1/2的未加固立貼式磚木結(jié)構(gòu)模型和UHDC面層加固震損結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，對(duì)比分析了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性、破壞模式、位移響應(yīng)和基底剪力等抗震性能，驗(yàn)證了UHDC加固磚木結(jié)構(gòu)的有效性。

1 試驗(yàn)概況

1.1 模型設(shè)計(jì)與制作

本文試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑槿_(kāi)間，七柱五落地，兩層立帖式磚木結(jié)構(gòu)帶后樓亭子間(見(jiàn)圖1)?？紤]振動(dòng)臺(tái)尺寸和臺(tái)面承重，確定模型結(jié)構(gòu)的縮尺比為1∶2，尺寸和詳細(xì)信息見(jiàn)圖2，平面布置見(jiàn)圖3。圖中x向和y向分別為結(jié)構(gòu)的縱向和橫向。

圖1 立貼式磚木結(jié)構(gòu)

圖2 模型結(jié)構(gòu)的尺寸 (mm)

圖3 模型結(jié)構(gòu)的平面布置 (mm)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外墻厚度120 mm，內(nèi)墻厚度60 mm，框架柱采用直徑100 mm的圓木，框架梁采用40 mm×100 mm的方木，檁條為直徑90 mm 的圓木，椽為50 mm×50 mm的方木。門洞尺寸450 mm × 1 050 mm，窗洞尺寸有600 mm×750 mm和750 mm×750 mm兩種。場(chǎng)地類別為III類，設(shè)計(jì)分組為第一組。模型磚采用MU10青磚切割加工而成，切割后的尺寸為240 mm×120 mm×53 mm和120 mm×60 mm×48 mm，砂漿采用石灰水泥砂漿，實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度為3.2 MPa。試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮谕瑵?jì)大學(xué)地震工程館制作完成。

1.2 相似關(guān)系

模型結(jié)構(gòu)的縮尺比為1/2，即長(zhǎng)度相似系數(shù)為1/2，材料彈性模量和應(yīng)力相似系數(shù)為1，加速度相似系數(shù)為1，由此確定其他的相似系數(shù)，見(jiàn)表 1?？s尺后的模型結(jié)構(gòu)總質(zhì)量為22.15 t，為了準(zhǔn)確模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)的慣性力和重力， 需要在模型構(gòu)件上附加適

表1 相似常數(shù)

當(dāng)?shù)姆植假|(zhì)量。本試驗(yàn)?zāi)Ｐ透郊淤|(zhì)量均勻分布在樓面和屋面，依據(jù)結(jié)構(gòu)情況和樓屋面的有效面積，在樓面和屋面的附加總質(zhì)量分別為16.43 t和5.67 t，模型的總重為44.25 t。

1.3 測(cè)點(diǎn)布置

由于篇幅限制，本文主要分析布置在西面和東面的8個(gè)測(cè)點(diǎn)上由傳感器測(cè)得的位移響應(yīng)及相關(guān)結(jié)果，即圖4中的W1～W4和E1～E4點(diǎn)。在W1～W3和E1～E3的6個(gè)測(cè)點(diǎn)分別設(shè)置x向和y向的加速度計(jì)和水平位移計(jì)，在E4和W4測(cè)點(diǎn)僅布置y向加速度計(jì)和位移計(jì)。未加固結(jié)構(gòu)、CFRP布加固結(jié)構(gòu)和UHDC面層加固結(jié)構(gòu)的測(cè)點(diǎn)布置方式相同。

圖4 東、西面的測(cè)點(diǎn)布置

1.4 模型加固方案

在試驗(yàn)前和每次輸入地震動(dòng)后，對(duì)模型進(jìn)行峰值加速度為0.03g的白噪聲掃頻。第一階段，對(duì)未加固結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，結(jié)構(gòu)的基本情況見(jiàn)1.1節(jié)。地震動(dòng)峰值加速度依據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范DGJ 08-9—2013《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)程》[18]確定。未加固結(jié)構(gòu)依次經(jīng)受了7度多遇(峰值加速度=0.035g)、7度設(shè)防(0.100g)、7.5度設(shè)防(0.150g)地震動(dòng)。在設(shè)定的地震烈度下，由臺(tái)面依次輸入El Centro波、汶川波和上海人工地震波，下文相同，不再贅述。由于該結(jié)構(gòu)模式的原型房屋處于上海郊區(qū)，因此本文在第3節(jié)進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析時(shí)，主要以輸入上海人工波時(shí)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而更加貼近房屋實(shí)際可能經(jīng)受的荷載效應(yīng)。

第二階段，采用CFRP加固震損磚木結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)在第一階段震損開(kāi)裂后，對(duì)開(kāi)裂的木柱進(jìn)行套箍加固，套箍的間距為240 mm；對(duì)出現(xiàn)滑移和剪切開(kāi)裂的砌體墻，通過(guò)粘貼碳纖維布進(jìn)行加固，纖維布條等間距布置，條帶寬度和凈間距為10 cm。對(duì)CFRP加固模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行第二次振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面依次輸入7度多遇(0.035g)、7度設(shè)防(0.100g)、7.5度設(shè)防(0.150g)、7度罕遇(0.200g)、7.5度罕遇(0.280g)、8度罕遇(0.360g)和8.5度罕遇(0.460g)地震動(dòng)[19]。

第三階段，拆除碳纖維布，使用UHDC對(duì)二次震損的模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，為滿足提高抗震性能和保持原有建筑風(fēng)貌的雙重要求，僅對(duì)外墻的內(nèi)表面采用UHDC面層加固，面層設(shè)計(jì)厚度為15 mm；內(nèi)墻采用厚度為10 mm的UHDC面層進(jìn)行雙面加固；為了增強(qiáng)模型結(jié)構(gòu)的完整性，在二樓鋪設(shè)了厚度為20 mm的UHDC層。加固流程如下：1)在墻體中的明顯開(kāi)裂處進(jìn)行注漿灌封處理，見(jiàn)圖5 (a)；2)墻面鉆孔、植抗剪銷栓，每隔四皮磚摳水平灰縫，摳縫深度1 cm；在墻體高度范圍內(nèi)，每隔200 mm高度布置一排抗剪銷栓，抗剪銷栓的水平間距設(shè)計(jì)為900 mm，對(duì)于雙面加固的內(nèi)墻，抗剪銷栓穿墻布置；3)采用快速噴射技術(shù)，在墻面噴射UHDC面層，結(jié)合人工抹面進(jìn)行抹平處理，見(jiàn)圖5 (c)；4)在自然環(huán)境下養(yǎng)護(hù)28 d后開(kāi)展振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面一次輸入7度多遇、7度設(shè)防、7.5度設(shè)防、7度罕遇、7.5度罕遇、8度罕遇和8.5度罕遇和9度罕遇和9度罕遇以上的地震動(dòng)，相應(yīng)的峰值加速度分別為0.035g、0.100g、0.150g、0.200g、0.280g、0.360g、0.460g、0.560g和0.600g。文中僅給出了未加固結(jié)構(gòu)和UHDC加固后結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)結(jié)果。

圖5 UHDC面層加固模型結(jié)構(gòu)的過(guò)程

1.5 UHDC力學(xué)性能

本文所用UHDC的組分均為國(guó)產(chǎn)原材料，包括P·O 52.5普通硅酸鹽水泥、石英砂、粉煤灰、聚乙烯纖維、水和化學(xué)外加劑等。UHDC的配合比如下，水泥∶粉煤灰∶砂∶水=1 000∶ 429∶429∶580，聚乙烯纖維的體積摻量為1.4%。UHDC的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線見(jiàn)圖6，平均峰值抗拉強(qiáng)度達(dá)6.7 MPa，對(duì)應(yīng)應(yīng)變?yōu)?.93%，大于GB 1499.2—2018規(guī)定的鋼材應(yīng)變下限值。在單軸拉伸荷載下，UHDC表現(xiàn)出多裂縫開(kāi)展和應(yīng)變硬化的特征，其破壞模式和裂縫見(jiàn)圖6，抗壓試驗(yàn)采用的是70.7 mm × 70.7 mm × 70.7 mm的立方體試塊，試驗(yàn)采用位移控制加載，測(cè)得28 d齡期的抗壓強(qiáng)度為37.4 MPa。此外，成型了100 mm × 100 mm × 300 mm的棱柱體試件，在7個(gè)月齡期時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線和破壞模式見(jiàn)圖7，其抗壓彈性模量為17.9 GPa。

圖6 UHDC的拉伸破壞模式和應(yīng)力-應(yīng)變曲線

圖7 UHDC軸壓破壞模式和應(yīng)力-應(yīng)變曲線

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 破壞模式

對(duì)于未加固模型結(jié)構(gòu)，輸入峰值加速度為0.150g的地震動(dòng)后，木柱裂縫擴(kuò)展明顯，砌體墻出現(xiàn)明顯的滑移裂縫，同時(shí)，山墻頂?shù)南鄬?duì)位移突然增大。有一面填充墻喪失與木柱、梁的可靠連接，輕拍墻體頂部會(huì)出現(xiàn)輕微晃動(dòng)，說(shuō)明墻體在地震作用下有發(fā)生平面外倒塌的可能性。

對(duì)于CFRP修復(fù)模型結(jié)構(gòu)，當(dāng)輸入峰值加速度為0.460g的地震動(dòng)時(shí)，CFRP加固結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重破壞。正立面門窗洞口角部有損傷，出現(xiàn)磚塊松動(dòng)、墻柱節(jié)點(diǎn)處砂漿剝落等破壞，見(jiàn)圖8 (a)。此外，二層?xùn)|立面出現(xiàn)沿灰縫開(kāi)展的剪切斜裂縫，東立面山墻上縱橫墻相交處出現(xiàn)豎向通縫，見(jiàn)圖8 (b)。結(jié)構(gòu)西立面的破壞模式見(jiàn)圖8 (c)，木柱與墻連接處的砂漿有少量剝落，一層部分墻體發(fā)生剪切破壞。

圖8 未加固結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)

對(duì)于UHDC加固結(jié)構(gòu)，在9度罕遇地震下，墻柱節(jié)點(diǎn)處砂漿剝落，結(jié)構(gòu)仍具有良好的完整性。結(jié)構(gòu)的破壞模式見(jiàn)圖9，只有在門窗角部的UHDC面層上出現(xiàn)一些細(xì)小的裂縫，二層?xùn)|立面的UHDC層出現(xiàn)了一些細(xì)小的剪切裂縫。試驗(yàn)結(jié)束后，結(jié)構(gòu)仍保持良好的整體性。

2.2 結(jié)構(gòu)的自振頻率和周期

未加固結(jié)構(gòu)和UHDC加固結(jié)構(gòu)的固有頻率和自振周期見(jiàn)表2。振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)前，未加固結(jié)構(gòu)x向頻率為7.41 Hz，y向頻率為3.27 Hz。x向的墻體數(shù)量比y向的多，所以x向的剛度比y向的剛度高，見(jiàn)圖3。由于UHDC的強(qiáng)度、剛度和延性均高于砌體，因此UHDC面層提高了模型結(jié)構(gòu)的雙向剛度。結(jié)果表明，UHDC加固結(jié)構(gòu)的x向和y向自振頻率分別是未加固結(jié)構(gòu)的1.78倍和1.65倍。

表2 未加固結(jié)構(gòu)和UHDC加固結(jié)構(gòu)的自振頻率和周期

每級(jí)地震動(dòng)輸入結(jié)束，通過(guò)白噪聲掃描得到了結(jié)構(gòu)自振周期變化，見(jiàn)圖10。UHDC加固結(jié)構(gòu)的周期隨臺(tái)面輸入地震動(dòng)的峰值加速度增加而增加，但增加幅度遠(yuǎn)小于未加固結(jié)構(gòu)，表明UHDC加固結(jié)構(gòu)在地震作用下的剛度退化較小。此外，由于y向的結(jié)構(gòu)剛度遠(yuǎn)小于x向，故y向的自振周期增幅大于x向。

圖10 未加固結(jié)構(gòu)和UHDC加固結(jié)構(gòu)的周期變化

2.3 位移反應(yīng)

結(jié)構(gòu)中各個(gè)測(cè)點(diǎn)的相對(duì)位移值等于絕對(duì)位移減去振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面在相同方向的絕對(duì)位移。第一層的位移為E1點(diǎn)和W1點(diǎn)實(shí)測(cè)相對(duì)位移平均值，第二層的位移位E3點(diǎn)和W3點(diǎn)的實(shí)測(cè)相對(duì)位移平均值。由于結(jié)構(gòu)模型的原型處于上海郊區(qū)，所以本文以臺(tái)面輸入上海人工地震動(dòng)時(shí)的結(jié)構(gòu)的位移反應(yīng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。不同水準(zhǔn)地震作用下，未加固模型結(jié)構(gòu)和UHDC面層加固模型結(jié)構(gòu)的x向和y向相對(duì)位移見(jiàn)圖11和圖12。一層的層間位移角為W1和E1測(cè)點(diǎn)的相對(duì)位移均值與一層層高(基礎(chǔ)頂面到E1測(cè)點(diǎn)的高度)的比值，二層的層間位移角為W3和E3測(cè)點(diǎn)的相對(duì)位移均值減去W1和E1測(cè)點(diǎn)的相對(duì)位移均值后與二層層高(E1與E3測(cè)點(diǎn)的高度差)的比值。在臺(tái)面輸入上海人工地震動(dòng)的峰值加速度從0.035g增加到0.600g，未加固結(jié)構(gòu)和UHDC面層加固結(jié)構(gòu)的層間位移角見(jiàn)圖13。隨臺(tái)面輸入地震動(dòng)強(qiáng)度的增加，未加固結(jié)構(gòu)和UHDC加固結(jié)構(gòu)的層間位移角增大。

圖11 結(jié)構(gòu)的x向相對(duì)位移 (臺(tái)面輸入上海人工地震動(dòng)時(shí))

圖12 結(jié)構(gòu)的y向相對(duì)位移 (臺(tái)面輸入上海人工地震動(dòng)時(shí))

圖13 x向和y向的層間位移角(臺(tái)面輸入上海人工地震動(dòng)時(shí))

7.5度設(shè)防地震作用下，未加固結(jié)構(gòu)和UHDC加固結(jié)構(gòu)在W3測(cè)點(diǎn)的x向水平位移分別為71.12 mm和1.21 mm，在E3測(cè)點(diǎn)的x向水平位移分別為71.55 mm和1.34 mm。未加固結(jié)構(gòu)x向的最大層間位移角為31.07‰，而UHDC加固結(jié)構(gòu)x向的最大層間位移角僅為0.56‰，且UHDC層未出現(xiàn)明顯裂縫。即使在9度罕遇地震作用下，UHDC加固結(jié)構(gòu)在W3和E3測(cè)點(diǎn)的x向水平位移分別為7.42 mm和6.32 mm，最大層間位移角為3.96‰。遠(yuǎn)小于GB 50011—2011《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)底部框架砌體房屋的彈塑性層間位移角限值1/100[20]。

對(duì)于結(jié)構(gòu)的y向，在7.5度設(shè)防地震作用下，未加固結(jié)構(gòu)和UHDC加固結(jié)構(gòu)在W3測(cè)點(diǎn)的平面外位移分別為19.70 mm和4.18 mm，在E3測(cè)點(diǎn)的平面外位移分別為19.44 mm和4.20 mm，UHDC結(jié)構(gòu)的最大層間位移角僅為1.78‰。在8度罕遇地震作用下，加固后結(jié)構(gòu)的最大層間位移角為20‰。

在9度罕遇地震用下，UHDC加固結(jié)構(gòu)x向最大層間位移角遠(yuǎn)小于GB 50011—2011《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)底部框架砌體房屋的彈塑性層間位移角限值1/100[20]。可見(jiàn)，UHDC面層修復(fù)后的立貼式磚木結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，能夠滿足中國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的抗震要求。相同水準(zhǔn)地震作用下，未加固模型結(jié)構(gòu)的x向和y向相對(duì)位移均明顯大于UHDC加固結(jié)構(gòu)模型中相同測(cè)點(diǎn)的相對(duì)位移，表明UHDC面層不僅起到修復(fù)震損結(jié)構(gòu)的目的，還提升了結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，使模型結(jié)構(gòu)能夠抵抗更強(qiáng)的地震作用。

2.4 扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

由于結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱，以及東立面和西立面結(jié)構(gòu)形式的差異，結(jié)構(gòu)的剛度分布不均勻，兩個(gè)立面相同高度處測(cè)點(diǎn)的相對(duì)位移不同。因此，依據(jù)式 (1) 和式 (2) 計(jì)算了屋頂處的扭轉(zhuǎn)位移dt,x和扭轉(zhuǎn)位移角θt,max。臺(tái)面輸入峰值加速度=0.150g(7.5度設(shè)防)和峰值加速度=0.600g(9度罕遇)的上海人工地震動(dòng)時(shí)，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)位移時(shí)程曲線見(jiàn)圖14。

圖14 扭轉(zhuǎn)位移時(shí)程曲線

dt,x=de-dw

(1)

(2)

式中：de和dw分別是從E3測(cè)點(diǎn)和W3測(cè)點(diǎn)獲得的相對(duì)位移；lx是模型結(jié)構(gòu)在x向上的長(zhǎng)度。

結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下發(fā)生了一定程度的扭轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)的一層、二層和山墻頂處的x向扭轉(zhuǎn)位移見(jiàn)表3。由結(jié)果可見(jiàn)，在7度多遇、7度設(shè)防和7.5度設(shè)防地震作用下，UHDC面層加固結(jié)構(gòu)的山墻頂處x向扭轉(zhuǎn)位移明顯小于未加固結(jié)構(gòu)的。當(dāng)加載至7.5度設(shè)防時(shí)，未加固結(jié)構(gòu)和UHDC加固結(jié)構(gòu)的屋頂處最大扭轉(zhuǎn)位移分別為1.54 mm和1.34 mm，相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)位移角分別為1/3 010和1/3 480。

表3 未加固結(jié)構(gòu)和UHDC面層加固結(jié)構(gòu)山墻頂處的x向扭轉(zhuǎn)位移

8度罕遇，9度罕遇和9度罕遇+地震作用下，UHDC面層加固結(jié)構(gòu)的屋頂處最大扭轉(zhuǎn)位移分別為5.15 mm、10.59 mm和13.02 mm，對(duì)應(yīng)的扭轉(zhuǎn)位移角為1/661、1/439和1/357。結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)隨著地震動(dòng)作用的增大而增大，結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)是不能忽略的，雖然UHDC層不能完全防止扭轉(zhuǎn)變形，但這種加固措施有效地提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能(包括抗扭轉(zhuǎn)性能)和整體性。

2.5 基底剪力

在上海人工地震動(dòng)作用下，未加固結(jié)構(gòu)和UHDC加固結(jié)構(gòu)一層的滯回曲線(基底剪力(Vb)與x向相對(duì)位移的關(guān)系曲線)見(jiàn)圖15。W為結(jié)構(gòu)總質(zhì)量，包括模型結(jié)構(gòu)質(zhì)量和配重。加載至7度設(shè)防和7.5度設(shè)防時(shí)，未加固結(jié)構(gòu)的峰值基底剪力分別為72.2 kN和88.7 kN。此時(shí)未加固結(jié)構(gòu)的墻體受損嚴(yán)重，無(wú)法再承受更大的地震作用。而在相同強(qiáng)度的地震作用下，UHDC加固結(jié)構(gòu)的極限位移較小，但抗剪承載力遠(yuǎn)高于未加固結(jié)構(gòu)?？梢?jiàn)，UHDC層顯著提高了模型結(jié)構(gòu)的剛度和抗剪承載力。

圖15 結(jié)構(gòu)的滯回曲線

圖16對(duì)比了未加固結(jié)構(gòu)和UHDC加固結(jié)構(gòu)的基底剪力隨地震動(dòng)的變化規(guī)律。峰值加速度為0.150g和0.560g的上海人工地震動(dòng)下，加固結(jié)構(gòu)的峰值基底剪力分別達(dá)到79.5 kN和460.8 kN。結(jié)構(gòu)水平承載力隨著輸入地震動(dòng)峰值加速度的增加而增大。在第三階段，雖然UHDC加固結(jié)構(gòu)在地震作用下遭受了累積損傷，但其基底剪力未出現(xiàn)下降趨勢(shì)，加固后結(jié)構(gòu)未達(dá)到極限狀態(tài)，表明UHDC加固結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能。

圖16 基底剪力隨臺(tái)面輸入地震動(dòng)的峰值加速度的變化

3 結(jié) 論

對(duì)未加固和UHDC面層修復(fù)后的立貼式磚木結(jié)構(gòu)開(kāi)展了振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面輸入El Centro、汶川和上海人工地震動(dòng)，且針對(duì)房屋原型地處上海郊區(qū)的實(shí)際情況，主要選取輸入上海人工地震動(dòng)時(shí)的相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)結(jié)構(gòu)加固前后的動(dòng)力特性、位移反應(yīng)、結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)和抗震承載力進(jìn)行了對(duì)比分析，主要結(jié)論如下：

1) 在遭受7.5度設(shè)防地震作用后，未加固結(jié)構(gòu)損壞嚴(yán)重，整體性能差，已不能抵抗較強(qiáng)的地震，需要進(jìn)行專門加固設(shè)計(jì)才能滿足結(jié)構(gòu)的安全性要求。在9度罕遇地震作用后，UHDC加固結(jié)構(gòu)的面層僅出現(xiàn)細(xì)密裂縫，未出現(xiàn)脆性破壞，且結(jié)構(gòu)保持了良好的完整性。

2) 在相同強(qiáng)度的地震作用下，UHDC加固結(jié)構(gòu)在x、y方向的相對(duì)位移均顯著低于未加固結(jié)構(gòu)。由于模型結(jié)構(gòu)在西向和東向的結(jié)構(gòu)形式不同，結(jié)構(gòu)不可避免地發(fā)生了扭轉(zhuǎn)，UHDC面層顯著提高了結(jié)構(gòu)的抗扭性能和變形能力。

3) UHDC面層顯著提升了結(jié)構(gòu)的水平抗震承載力，在9度罕遇地震作用下，UHDC面層加固結(jié)構(gòu)的基底剪力達(dá)到460.8 kN。UHDC面層加固技術(shù)能有效地提高磚木結(jié)構(gòu)的抗震性能。

UHDC加固結(jié)構(gòu)的抗震性能可以基本恢復(fù)到地震損傷前的狀態(tài)，結(jié)構(gòu)整體滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)，UHDC面層對(duì)立貼式磚木結(jié)構(gòu)的加固效果良好，且施工簡(jiǎn)單，是一種經(jīng)濟(jì)可行的加固方式。